解析環(huán)境工程中生物表面活性劑的應(yīng)用

1、<p>　　解析環(huán)境工程中生物表面活性劑的應(yīng)用</p><p>　　摘要：生物表面活性劑是近年來(lái)新興的一類表面活性劑，它具有化學(xué)表面活性劑不可替代的優(yōu)勢(shì)，因此，更適合應(yīng)用到環(huán)境工程中。但是，由于生產(chǎn)生物表面活性劑的成本非常高，所以，從目前的情況來(lái)看并不適宜大量投入生產(chǎn)。本文主要對(duì)環(huán)境工程中生物表面活性劑的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：生物表面活性劑；環(huán)境工程

2、；應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號(hào)：P642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　市面上許多表面性質(zhì)良好的化學(xué)表面活性劑存在著一些弊端，不是使用成本太高，就是使用量過(guò)大的，最重要的一點(diǎn)是它會(huì)帶來(lái)一定程度的污染。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，生物表面活性劑行業(yè)也逐步步入人們的視線中，并有趕超化學(xué)合

3、成表面活性劑的勢(shì)頭。生物表面活性劑日益突顯自身不同于化學(xué)合成表面活性劑的優(yōu)勢(shì)，使得人們將焦點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向探索研究它在環(huán)境工程應(yīng)用方面的價(jià)值，通過(guò)研究表明，生物表面活性劑在重金屬污染和水體、土壤等修復(fù)方面具有良好的應(yīng)用價(jià)值。 </p><p>　　一、環(huán)境工程中生物表面活性劑應(yīng)用概述 </p><p>　　生物表面活性劑是微生物在一定的條件之下培養(yǎng)而成的,這種產(chǎn)品主要是以其在不斷代謝過(guò)程中所產(chǎn)生

4、的分泌物來(lái)作為表面活性材料的添加物,生物表面活性劑與其他傳統(tǒng)的化學(xué)活性劑相比較而言,有著更大的優(yōu)勢(shì),并且自身具有較多的個(gè)性化特征,也就是產(chǎn)品特性,例如在使用生物表面活性劑的過(guò)程中,由于其自身所擁有的自然降解性以及結(jié)構(gòu)多樣性的特點(diǎn),能夠使得生物表面活性劑不受環(huán)節(jié)的影響以及限制其性能。以往在進(jìn)行表面活性劑生產(chǎn)發(fā)展的過(guò)程中,都是使用的傳統(tǒng)化學(xué)活性劑的生產(chǎn)方式,這種材質(zhì)的活性劑生產(chǎn)過(guò)程中受到原材料以及原材料價(jià)格的影響,嚴(yán)重影響了實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中的

5、產(chǎn)品性能,并且在不斷生產(chǎn)的過(guò)程中,極大的危害了自然環(huán)境,造成了對(duì)自然界污染,這些現(xiàn)象都促使了人們對(duì)于健康生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)的重視程度。特別是近幾十年來(lái),隨著改革開(kāi)放,社會(huì)不斷的發(fā)展進(jìn)步,其整體呈現(xiàn)出了平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢(shì),人們開(kāi)始不斷追求生活水平的提高，增強(qiáng)了注重身體健康以及環(huán)境健康的意識(shí),這些情況都促使了生物表面活性劑的誕生,并且這種材料所能夠應(yīng)用的范圍也是極廣的。現(xiàn)目前,我國(guó)在生物表面活性劑上的研究還處在一個(gè)較為初級(jí)的狀態(tài),并且對(duì)生物表面活性

6、劑的應(yīng)用范圍也較小,但隨著近幾</p><p>　　二、表面活性劑的特點(diǎn)及其優(yōu)越性 </p><p>　　1、表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) </p><p>　?。?）雙親性表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有不對(duì)稱的極性的特點(diǎn)，分子中同時(shí)含有親水性的極性基團(tuán)和親油性的非極性基團(tuán)—親水基和親油基，因此，表面活性劑具有既親水又親油的雙親性。（2）溶解性表面活性劑至少應(yīng)溶人液相中的某一相。

7、（3）表面吸附表面活性劑的溶解，使溶液表面自由能降低，產(chǎn)生表面吸附，在達(dá)到平衡時(shí)，表面活性劑在界面上的濃度大于溶液整體中的濃度。（4）界面定向吸附在界面上的表面活性劑分子，定向排列成分子膜，覆蓋于界面上。（5）形成膠束，當(dāng)表面活性劑在溶劑中的濃度達(dá)到一定值時(shí)，其分子會(huì)產(chǎn)生聚集生成膠束，這一濃度的極限值稱為臨界膠束濃度(簡(jiǎn)稱CMC)。（6）多功能性表面活性劑在其溶液中顯示多種復(fù)合功能，如清洗、發(fā)泡、潤(rùn)濕、乳化、增溶、分散等。 </p

8、><p>　　2、生物表面活性劑 </p><p>　　生物表面活性劑和傳統(tǒng)化學(xué)合成表面活性劑相比，生物表面活性劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）較低的表面張力和界面張力。（2）耐溫性，有些生物表面活性劑在90℃的高溫下仍能保持其表面活性。（3）耐鹽性，鹽溶液中不易鹽析。（4）可生物降解性，生物表面活性劑在水體和土壤中容易降解。（5）環(huán)境友好性，不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染和破壞。（6）可原位合成，因而可以大大降低使

9、用成本。（7）生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，常溫常壓下即可發(fā)生反應(yīng)。（8）生產(chǎn)原料來(lái)源廣闊、價(jià)廉，可以利用工業(yè)廢料和農(nóng)副產(chǎn)品為原料，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生危害。 </p><p>　　3、綠色表面活性劑 </p><p>　　綠色表面活性劑是由天然的或可再生資源加工而成的，即具有天然性、溫和性、刺激性小等優(yōu)良特點(diǎn)。同傳統(tǒng)表面活性劑一樣，綠色表面活性劑具有親水基和憎水基。與傳統(tǒng)表面活性劑相比，綠色表面活性劑具

10、有高效強(qiáng)力去污性、優(yōu)良的配伍性及良好的環(huán)境相容性，并表現(xiàn)出良好的乳化性、洗滌性、增溶性、潤(rùn)濕性、溶解性和穩(wěn)定性等。除此以外，每一種綠色表面活性劑都具有其特有的性能，如a一磺基脂肪酸酷鹽(MEC)在低濃度下就具有表面活性、耐硬水，單烷基麟酸醋具有優(yōu)良的起泡乳化勝、抗靜電性能以及特有的皮膚親和性。 </p><p>　　三、生物表面活性劑的提取 </p><p>　　在對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行提取的過(guò)程

11、中,也就是對(duì)下游進(jìn)行處理,所使用的費(fèi)用在總的費(fèi)用比例中占到了60%,這是生物表面活性劑在進(jìn)行商業(yè)化過(guò)程中的所存在的一個(gè)主要難題。對(duì)生物表面活性劑中生物最佳發(fā)酵的提取操作方法,隨著物理化學(xué)所存在的性質(zhì)不同而有所不同。通常來(lái)說(shuō),通過(guò)溶劑來(lái)進(jìn)行萃取是一種最為常見(jiàn)的生物提取手段,利用甲基—叔丁基醚來(lái)萃取紅球菌,從而生產(chǎn)出生物的表面活性劑,這個(gè)過(guò)程中可以得到較高的提取產(chǎn)率,也就是一升10mg。 </p><p>　　四、生

12、物表面活性劑在環(huán)境工程中的應(yīng)用 </p><p>　　1、對(duì)含油的污泥進(jìn)行預(yù)處理 </p><p>　　石油工業(yè)在運(yùn)作的過(guò)程中容易由于操作不當(dāng)而帶來(lái)一些含油的污泥。由于這類污泥中含有烴類物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)于微生物來(lái)說(shuō)具有較強(qiáng)的毒性，因此，在使用微生物處理油泥的前期需要先進(jìn)行油泥預(yù)處理工作，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將含油的污泥進(jìn)行脫油處理。我們通常都是利用微生物代謝后產(chǎn)生的活性劑來(lái)處理含油的污泥，由于微

13、生物代謝產(chǎn)生的表面活性劑具有很強(qiáng)的增溶性能，因此，可以降低烴類物質(zhì)的強(qiáng)吸附性，這樣就能將烴類物質(zhì)從污泥中分離出來(lái)，能夠有效的降低油泥中油類的含量。 </p><p>　　2、有效的促進(jìn)重金屬的去除 </p><p>　　（1）可以直接萃取得到重金屬；（2）有效活化土壤中存在的重金屬。植物在進(jìn)行自我修復(fù)的過(guò)程中，土壤內(nèi)含有的重金屬起到的作用并不大，為了有效利用土壤中重金屬的效能來(lái)提高植物自我

14、修復(fù)的效率，可以利用生物表面活性劑來(lái)活化土壤內(nèi)的重金屬；（3）重金屬離子浮選。表面活性劑在金屬含量較低的離子浮選過(guò)程中扮演了兩個(gè)角色，其一是作為起泡劑；其二則是作為捕收劑。（4）通過(guò)增強(qiáng)反應(yīng)底物的親水性來(lái)達(dá)到促進(jìn)重金屬去除的目的。 </p><p>　　3、在生物修復(fù)中的應(yīng)用 </p><p>　　微生物能夠促進(jìn)有機(jī)污染物的降解，有利于修復(fù)生態(tài)環(huán)境，在這一過(guò)程中我們可以直接使用發(fā)酵液，不僅

15、能有效的降低產(chǎn)品純化的成本，而且也能降低分離提取表面活性劑的成本，因此，生物表面活性劑在生物修復(fù)這方面有著極廣闊的應(yīng)用前景。 </p><p>　　4、有效促進(jìn)疏水性有機(jī)物的降解 </p><p>　　難降解的有機(jī)污染物不能直接使用生物降解法來(lái)處理，這不僅是因?yàn)殡y降解的有機(jī)污染物水溶性很低，而且它的吸附性也是非常強(qiáng)的。水溶性低也就意味著微生物很難附著到有機(jī)污染物上。由于烴類的降解酶一般都存

16、在于細(xì)胞內(nèi)或者細(xì)胞質(zhì)膜，這就使得烴類底物只有通過(guò)外層親水細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部后，才能被烴類降解酶代謝。如果使用生物表面活性劑則可以解決這兩個(gè)難題，因?yàn)樗軌蚝芎玫拇龠M(jìn)疏水性有機(jī)物的降解。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　生物表面所存在的活性劑是最近幾年來(lái)隨著科技水平的提高,才逐漸發(fā)展起來(lái)的活性劑,這類活性劑自身有著降低表面張力的功能,

17、并且生物表面活性劑對(duì)于自然環(huán)境沒(méi)有任何害處,自身的降解能力極強(qiáng),所有的物質(zhì)都是屬于天然的添加劑。生物表面活性劑目前僅僅是在一些環(huán)境工程和石油工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用,但由于生物表面活性劑性能突出,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,生物活性劑的制造成本必然會(huì)逐漸降低到普通消費(fèi)者能夠承受的水平,這類活性劑會(huì)被越來(lái)越多的使用在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)、食品生產(chǎn)工業(yè)、精細(xì)化工業(yè),活性劑將與我們的日常生活緊密聯(lián)系起來(lái)。 </p><p><

18、b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]胡曉玥,李多松.表面活性劑的應(yīng)用及其對(duì)環(huán)境的影響[J].北方環(huán)境.2011(06). </p><p>　　[2]馬愛(ài)青,陳連喜,包木太.表面活性劑對(duì)原油生物降解的強(qiáng)化作用[J].油田化學(xué).2011(02). </p><p>　　[3]韓雙艷,任昌瓊,林影.生物表面活性劑的生產(chǎn)與應(yīng)用[J].中