解析环境工程中生物表面活性剂的应用.doc

1、解析环境工程中生物表面活性剂的应用摘要：生物表面活性剂是近年来新兴的一类表面活性剂，它具有化学表面活性剂不可替代的优势，因此，更适合应用到环境工程中。但是，由于生产生物表面活性剂的成本非常高，所以，从目前的情况来看并不适宜大量投入生产。本文主要对环境工程中生物表面活性剂的应用进行了分析探讨。 关键词：生物表面活性剂；环境工程；应用 中图分类号：P642 文献标识码： A 引言 市面上许多表面性质良好的化学表面活性剂存在着一些弊端，不是使用成本太高，就是使用量过大的，最重要的一点是它会带来一定程度的污染。随着现代生物技术的迅猛发展，生物表面活性剂行业也逐步步入人们的视线中，并有赶超化学合成表面活

2、性剂的势头。生物表面活性剂日益突显自身不同于化学合成表面活性剂的优势，使得人们将焦点逐渐转向探索研究它在环境工程应用方面的价值，通过研究表明，生物表面活性剂在重金属污染和水体、土壤等修复方面具有良好的应用价值。 一、环境工程中生物表面活性剂应用概述 生物表面活性剂是微生物在一定的条件之下培养而成的,这种产品主要是以其在不断代谢过程中所产生的分泌物来作为表面活性材料的添加物,生物表面活性剂与其他传统的化学活性剂相比较而言,有着更大的优势,并且自身具有较多的个性化特征,也就是产品特性,例如在使用生物表面活性剂的过程中,由于其自身所拥有的自然降解性以及结构多样性的特点,能够使得生物表面活性剂不受环节

3、的影响以及限制其性能。以往在进行表面活性剂生产发展的过程中,都是使用的传统化学活性剂的生产方式,这种材质的活性剂生产过程中受到原材料以及原材料价格的影响,严重影响了实际运作过程中的产品性能,并且在不断生产的过程中,极大的危害了自然环境,造成了对自然界污染,这些现象都促使了人们对于健康生产、绿色生产的重视程度。特别是近几十年来,随着改革开放,社会不断的发展进步,其整体呈现出了平稳的发展态势,人们开始不断追求生活水平的提高，增强了注重身体健康以及环境健康的意识,这些情况都促使了生物表面活性剂的诞生,并且这种材料所能够应用的范围也是极广的。现目前,我国在生物表面活性剂上的研究还处在一个较为初级的状态

4、,并且对生物表面活性剂的应用范围也较小,但随着近几年社会发展过程中,对于生物材料行业的重视,使得生活表面活性材料能够在发展的过程中拥有较大的优势,进一步提高生物表面活性剂中存在的使用价值以及其应用的使用效率。二、表面活性剂的特点及其优越性 1、表面活性剂的结构特点 （1）双亲性表面活性剂的分子结构具有不对称的极性的特点，分子中同时含有亲水性的极性基团和亲油性的非极性基团亲水基和亲油基，因此，表面活性剂具有既亲水又亲油的双亲性。 （2）溶解性表面活性剂至少应溶人液相中的某一相。 （3）表面吸附表面活性剂的溶解，使溶液表面自由能降低，产生表面吸附，在达到平衡时，表面活性剂在界面上的浓度大于溶液整体

5、中的浓度。 （4）界面定向吸附在界面上的表面活性剂分子，定向排列成分子膜，覆盖于界面上。 （5）形成胶束，当表面活性剂在溶剂中的浓度达到一定值时，其分子会产生聚集生成胶束，这一浓度的极限值称为临界胶束浓度(简称 CMC)。 （6）多功能性表面活性剂在其溶液中显示多种复合功能，如清洗、发泡、润湿、乳化、增溶、分散等。 2、生物表面活性剂 生物表面活性剂和传统化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有以下优点：（1）较低的表面张力和界面张力。 （2）耐温性，有些生物表面活性剂在 90的高温下仍能保持其表面活性。 （3）耐盐性，盐溶液中不易盐析。 （4）可生物降解性，生物表面活性剂在水体和土壤中容易

6、降解。 （5）环境友好性，不对环境产生污染和破坏。 （6）可原位合成，因而可以大大降低使用成本。 （7）生产工艺简单，常温常压下即可发生反应。 （8）生产原料来源广阔、价廉，可以利用工业废料和农副产品为原料，生产过程对环境不产生危害。 3、绿色表面活性剂 绿色表面活性剂是由天然的或可再生资源加工而成的，即具有天然性、温和性、刺激性小等优良特点。同传统表面活性剂一样，绿色表面活性剂具有亲水基和憎水基。与传统表面活性剂相比，绿色表面活性剂具有高效强力去污性、优良的配伍性及良好的环境相容性，并表现出良好的乳化性、洗涤性、增溶性、润湿性、溶解性和稳定性等。除此以外，每一种绿色表面活性剂都具有其特有的性

7、能，如 a 一磺基脂肪酸酷盐(MEC)在低浓度下就具有表面活性、耐硬水，单烷基麟酸醋具有优良的起泡乳化胜、抗静电性能以及特有的皮肤亲和性。 三、生物表面活性剂的提取 在对发酵产物进行提取的过程中,也就是对下游进行处理,所使用的费用在总的费用比例中占到了 60%,这是生物表面活性剂在进行商业化过程中的所存在的一个主要难题。对生物表面活性剂中生物最佳发酵的提取操作方法,随着物理化学所存在的性质不同而有所不同。通常来说,通过溶剂来进行萃取是一种最为常见的生物提取手段,利用甲基叔丁基醚来萃取红球菌,从而生产出生物的表面活性剂,这个过程中可以得到较高的提取产率,也就是一升 10mg。 四、生物表面活性剂

8、在环境工程中的应用 1、对含油的污泥进行预处理 石油工业在运作的过程中容易由于操作不当而带来一些含油的污泥。由于这类污泥中含有烃类物质，这些物质对于微生物来说具有较强的毒性，因此，在使用微生物处理油泥的前期需要先进行油泥预处理工作，简单来说，就是将含油的污泥进行脱油处理。我们通常都是利用微生物代谢后产生的活性剂来处理含油的污泥，由于微生物代谢产生的表面活性剂具有很强的增溶性能，因此，可以降低烃类物质的强吸附性，这样就能将烃类物质从污泥中分离出来，能够有效的降低油泥中油类的含量。2、有效的促进重金属的去除 （1）可以直接萃取得到重金属；（2）有效活化土壤中存在的重金属。植物在进行自我修复的过程中

9、，土壤内含有的重金属起到的作用并不大，为了有效利用土壤中重金属的效能来提高植物自我修复的效率，可以利用生物表面活性剂来活化土壤内的重金属；（3）重金属离子浮选。表面活性剂在金属含量较低的离子浮选过程中扮演了两个角色，其一是作为起泡剂；其二则是作为捕收剂。 （4）通过增强反应底物的亲水性来达到促进重金属去除的目的。 3、在生物修复中的应用 微生物能够促进有机污染物的降解，有利于修复生态环境，在这一过程中我们可以直接使用发酵液，不仅能有效的降低产品纯化的成本，而且也能降低分离提取表面活性剂的成本，因此，生物表面活性剂在生物修复这方面有着极广阔的应用前景。 4、有效促进疏水性有机物的降解 难降解的有

10、机污染物不能直接使用生物降解法来处理，这不仅是因为难降解的有机污染物水溶性很低，而且它的吸附性也是非常强的。水溶性低也就意味着微生物很难附着到有机污染物上。由于烃类的降解酶一般都存在于细胞内或者细胞质膜，这就使得烃类底物只有通过外层亲水细胞壁进入细胞内部后，才能被烃类降解酶代谢。如果使用生物表面活性剂则可以解决这两个难题，因为它能够很好的促进疏水性有机物的降解。 结束语 生物表面所存在的活性剂是最近几年来随着科技水平的提高,才逐渐发展起来的活性剂,这类活性剂自身有着降低表面张力的功能,并且生物表面活性剂对于自然环境没有任何害处,自身的降解能力极强,所有的物质都是属于天然的添加剂。生物表面活性剂目前仅仅是在一些环境工程和石油工业中得到了广泛的应用,但由于生物表面活性剂性能突出,随着科学技术的不断发展,生物活性剂的制造成本必然会逐渐降低到普通消费者能够承受的水平,这类活性剂会被越来越多的使用在医疗卫生行业、食品生产工业、精细化工业,活性剂将与我们的日常生活紧密联系起来。 参考文献 1胡晓玥,李多松.表面活性剂的应用及其对环境的影响J.北方环境.2011(06). 2马爱青,陈连喜,包木太.表面活性剂对原油生物降解的强化作用J.油田化学.2011(02). 3韩双艳,任昌琼,林影.生物表面活性剂的生产与应用J.中国工程科学.2009(04)