環境工程中生物表面活性劑的應用

高超

摘 要 生物表面的天然活性劑產物主要由細菌、酵母或真菌組成，它對淡水、海水以及地球的生態系統的毒性相對其他人工合成表面活性劑較小，由于其相似的化學結構和物理性質，被廣泛應用于環境工程中?；诖?，本文主要對環境工程中生物表面活性劑的應用進行了探討。

關鍵詞 環境工程 生物表面活性劑 應用

生物表面活性劑的培養需要具備一定的條件，它主要是通過把微生物不斷代謝產生的分泌物作為表面活性材料的主要添加物，生物表面活性劑具有很多產品特征，在使用的過程中，由于自身多樣性的特點加上自身具備一定的自然降解性，使得生物表面活性劑對它的性能給予限制并不受環節影響。我國經濟的快速發展，促使人們對生物材料的需求不斷加大，各行業加強并提高生物表面活性劑的使用價值和使用效率，在一定程度上能夠加快生物表面活性材料優勢的迅速發展。

一、生物表面活性劑簡述

（一）生物表面活性劑的結構

生物表面活性劑屬于中性兩類分子，極性基團和非極性基團兩種分子都可以在其分子結構中找到。在結構方面親水基團和疏水基團各不相同，前者是由離子或非離子兩種形式的單糖、二糖、多糖、羧基、氨基或肽鏈組成，后者則是由不飽和或飽和以及帶羥基的幾種脂肪酸組成。親水和疏水部分對于分子量較大的生物表面活性劑分子可以表現出不同的分子組成，例如：蛋白質、多糖復合物等等。生物表面活性劑的分子層在兩相界面進行定向排列，一方面可以減低界面的能量，另一方面對表面的張力也有所減小，一般可以減小到30mN/m。它的這種特性對界面流變學特性以及兩相間物質的傳遞具起到關鍵性的作用。

（二）生物表面活性劑的優越性

生物表面活性劑相比其他化學合成的表面活性劑具有以下優越性：（1）天然活性產物使其自身在生理、藥理和免疫等多方面具有一定功能;（2）經過兩者化學結構的對比，生物表面活性劑的化學結構表現為龐雜性，其中單個分子需要的空間更大，為此其臨界膠束的濃度相對較低;（3）在原料和生產工藝方面相對簡單，無需特殊條件，常溫常壓下就可發生反應，生活中常見的、易加工的天然物質是生物表面活性劑的主要原料;（4）在生產方面人工合成的活性劑無法對具有特殊結構和大分子進行化學合成，從而誤發引入新的化學基團;（5）最為重要的一點是生物表面活性劑在使用上具有環保性，所用劑量少、無毒、自身必備降解性，對環境不會造成破壞和污染。

二、生物表面活性劑的實驗室研究步驟

據了解，我國對生物表面活性劑的研究主要是實驗室研究，一般來說確定一株表面活性劑菌株需要以下三個步驟：（1）生產。對表面活性劑的菌株的選擇實驗室一般都是從油烴類疏水性難降解有機物污染的土壤和油泥或者含油廢水中進行選擇，主要是考慮到活性劑的增溶性和分散作用，能增加難溶烴類化合物在水中以及乳化油類的溶解度。要得到可能含有產表面活性劑的菌種還需要事先對其他菌種進行富集、純化培養。（2）檢驗。首先在測定發酵液是否含有表面活性劑之前，分別測定純化后的微生物菌落發酵液的排油圈、表面張力以及臨界膠束濃度;其次，通過顯色試驗和薄層色譜分析對表面活性劑進行分類，為了進一步對能產表面活性劑菌株的確定，還需要對菌種進行現代分子生物學鑒定。（3）分析。為了選出最優菌株，需要對生物表面活性劑進行乳化性能試驗、泡沫性能試驗等一系列的性能分析。

三、生物表面活性劑在環境工程中的應用

（一）在廢水處理工藝中的應用

通常用生物法進行廢水處理之前需要預先對廢水中的重金屬離子給予處理，以防重金屬離子對活性污泥中的微生物菌群產生抑制或毒害現象。據試驗顯示，用氫氧化物沉淀法去除廢水中的重金屬離子效果并不理想，主要是氫氧化物的溶解度在一定程度上影響了沉淀效率;由于浮選捕收劑（如化學合成表面活性劑十二烷基磺酸鈉）在后續處理過程中很難降解，因此在廢水進行預處理時采用浮選法容易產生二次污染被大家所否定。

（二）減少農藥污染

生物表面活性劑無毒、無污染，將其推廣應用到農業中可以大大減少農藥對生態的污染。不僅如此，生物表面活性劑對殺蟲劑的均勻分散具有較高的應用價值。其自身的多樣性特征可作為配方使其可溶于一些較為難溶有機磷殺蟲劑。在殺蟲劑硫磷中芽孢標菌的兩個菌株可作為穩定乳化劑，他們產生的一種糖脂肽類物質對有機磷殺蟲劑中的不相溶的液體可以進行乳化作用，對其他固體有機磷、有機氯殺蟲劑以及碳氫化合物三個則表現不出效果。據有調查，銅綠假單孢菌可以產出一種對有毒有機化學物質能溶解的表面活性劑，提高溶解度可以有效地對污物中的六氯聯苯進行回收。另外，將枯草芽孢桿菌MTCC2423產的表面活性劑（400Lg/ml）添加到含A-和B-endosulfan的溶液中可不僅能提高生物的降解速度，而且還能促使殘余的endosulfan進行降解。

（三）油泥預處理

石油屬于烴類物質對微生物具有一定的危害性，在石油開采、貯運、煉制以及加工過程中，由于事故、不正常的操作和檢修難免造成一些含油污泥，需要預先利用微生物代謝的表面活性劑對油泥進行脫油處理。通過表面活性劑的增溶作用降低強吸附性，從而將有機物從土壤中脫離出來，這種方法在一定程度上不僅減輕了處理的負擔，而且使可生物的利用性也得到有效的提高。

四、結束語

生物表面活性劑與化學表面活性劑相比具有一定的優越性，這種新型的表面活性劑被廣大工業界和環保界所重視。然而由于其生產成本整體偏高，在應用方面受到一定限制。目前，如何降低生物表面活性劑的生產成本是我們共同關注和研究的問題，生產成本的降低對工業的經濟發展具有深遠意義。

參考文獻：

[1]胡曉明，李多松.表面活性劑的應用及其對環境的影響[J].北方環境，2011，（06）.

[2]馬愛青，陳連喜，包木太.表面活性劑對原油生物降解的強化作用[J].油田化學，2011，（02）.