生物表面活性剂在环境工程中的应用

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1、生物表面活性剂在环境工程中的应用生物表面活性剂在环境工程中的应用　.Lg2+、Fe2+的浓度以及培养条件(pH、温度、搅拌速度等)。　　如Davis等在成批培养枯草芽孢杆菌时发现，在溶解氧耗尽和限氮条件下可得最大浓度(439.0　　mg/L)的莎梵婷。Kitamoto等利用南极假丝酵母的休止细胞生产甘露糖赤藓糖醇脂，对培养条件进行优化后，最高产量可达140g/L。发酵法生产生物表面活性剂的优点在于生产费用低、种类多样和工艺简便等，便于大规模工业化生产，但产物的分离纯化成本较高。　　与微生物发酵法相比

2、，酶法合成的表面活性剂分子多是一些结构相对简单的分子，但同样具有优良的表面活性。其优点在于产物的提取费用低、次级结构改良方便、容易提纯以及固定化酶可重复使用等，且酶法合成的表面活性剂可用于生产高附加值产品，如药品组分。尽管现阶段酶制剂成本较高，但通过基因工程技术增强酶的稳定性与活性，有望降低其生产成本。　　三、生物表面活性剂的提取　　发酵产物的提取(也称下游处理)费用大约占总生产费用的60%，这是生物表面活性剂产品商业化的一个主要障碍。生物表面活性剂的最佳提取方法随发酵操作及其物理化学性质的不同而不

3、同。其中溶剂萃取是最常用的提取方法，如Kuyukina等利用甲基-叔丁基醚萃取红球菌生产的生物表面活性剂，可以获得较高产率10mg/L。超滤是用于提取生物表面活性剂的一种新方法。Lin等用分子量截止值为30000Da的超滤膜从发酵液中提取枯草芽孢杆菌产生的脂肽类生物表面活性剂莎梵婷，收率达95%。MattEi等设计了一套连续提取生物表面活性剂的装置，应用切面流过滤法能连续提取产物，产率高达3g/L。能与连续发酵生产配套的产物提取方法有泡沫分离、离子交换树脂法等。Davis等用泡沫分离法连续提取枯草芽

4、孢杆菌产生的莎梵婷,收率达71.4%。鼠李糖脂的提取过程是先离心过滤除去细胞，再通过吸附色谱将鼠李糖脂浓缩在安珀莱特XAD-2树脂上，后用离子交换色谱法提纯，最后将液体蒸发和冷冻干燥可得纯度为90%的成品，收率达60%。　　四、生物表面活性剂在环境工程中的应用　　1、在废水处理工艺中的应用　　用生物法处理废水时，重金属离子对活性污泥中的微生物菌群常会产生抑制或毒害作用，因此，在用生物法处理含重金属离子的废水时须进行预处理。当前，常用氢氧化物沉淀法除去废水中的重金属离子，但其沉淀效率受氢氧化物溶解度的

5、限制，应用效果不甚理想；浮选法用于废水预处理时又常因所用浮选捕收剂在其后续处理过程中难降解(如化学合成表面活性剂十二烷基磺酸钠)，易产生二次污染而受限制，因此，有必要开发易生物降解、对环境无毒害的替代品，而生物表面活性剂恰好具有这一优势。但是，国内外对这一方面的应用研究很少，直到最近才有报道。Zouboulis等研究了生物表面活性剂作为捕收剂除去广泛存在于工业废水中的两种有毒金属离子：Cr4＋和Zn2+。结果表明,莎梵婷和地衣芽孢杆菌素在pH为4时均能很好地从废水中分离吸附了Cr4＋的&alph

6、a;FeO(OH)或Cr4＋与FeCl36H2O形成的螯合物，极大地提高了Cr4＋(50mg/L)的去除率，几乎可达100%；在pH为6时，莎梵婷对螯合物中的Zn2+(50mg/L)去除率高达96%，而在相同条件下，地.Lulligan等用0.25%的莎梵婷连续5天冲洗受重金属污染的土壤后，Cu的去除率达70%。Mulligan等分别使用三种不同的生物表面活性剂冲洗受重金属Cu、Zn污染的沉积物。三种生物表面活性剂对重金属的去除效果都不同：0.5%的鼠李糖脂对Cu的去除效果较好，去除率为65%

7、；4%的槐糖脂则对Zn的去除效果较好，为60%；而莎梵婷对两者均无多大效果，去除率仅为15%和6%。并研究了重金属在沉积物中赋存形态量的变化，其中，鼠李糖脂和莎梵婷主要除去了有机结合态的Cu，槐糖脂主要除去了氧化物结合态和碳酸盐结合态的Zn。这一研究结果也证实了用生物表面活性剂冲洗沉积物除去其中重金属的方法是可行的。　　为了早日实现生物表面活性剂的大规模工业化生产，提高实际应用程度，今后的研究将着重于以下三个方面：　　(1)选育能以廉价碳源为底物、产量高的菌种(如Benincasa等利用生产向日葵油

8、过程中产生的废物皂料为唯一碳源成批培养铜绿假单胞菌，获得的鼠李糖脂最大浓度为16g/L)。(2)在对生物表面活性剂的纯度要求较高的应用场合应设计经济有效的产物分离纯化方法。将其二次开发产品应用于化妆品、食品、制药等行业，能在一定程度上抵消生物表面活性剂的高生产成本。(3)研究生物表面活性剂生产菌降解有机污染物的作用机制，明确生物表面活性剂在污染现场的作用过程，使之在直接应用发酵液进行生物修复时能快速、有效降解污染物。