生物降解技术范文

生物降解技术范文（精选12篇）

生物降解技术 第1篇

石油是一种储存与天然地表之下, 粘稠易燃的混合物, 含有多种烃类 (如正烷烃、芳烃以及脂环烃等) 和少量其他有机混合物 (如硫化物和氮化物等) 的复杂混合物。自90年代以来, 石油污染生物修复技术的关注度越来越高, 生物修复技术的研究方向越来越多元化。近年来, 生物修复技术的研究规模越来越广, 从实验室发展到实地的原位修复。随着科学技术的不断完善和发展, 人们逐渐意识到传统微生物修复技术和生物降解存在很多问题。分子生物学技术的发展为多态性分析的进步和污染生物修复提供了全新的技术支持。目前, 我国石油污染降解和生物修复技术已经得到了优化和完善, 为我国环境保护提供了充分的保障。

1 海洋石油污染现状

海洋石油污染按照石油输入类型可以分为突发性输入和慢性长期输入, 其中, 突发性输入石油污染主要是由油轮事故和海上石油开采的泄漏与井喷事故引起的, 慢性长期输入石油污染发生的主要原因的是港口和船舶作业过程中含油污水排放以及工业民用废水排放等因素。造成海洋石油污染的原因主要体现在:海上运输频繁造成溢油事故的发生, 港口装卸油作业频繁, 增加了溢漏油事故发生的几率, 邮轮大型化增加了海上溢油事故发生的可能性, 也提高了溢油处理的难度。

海洋石油污染的危害主要分为生态危害和社会危害, 海洋石油泄漏造成污染会影响海气交换, 破坏海洋PH值, 从而破坏海洋中溶解气体的循环平衡, 同时, 也会影响海洋光合作用, 阻碍阳光进入海洋, 使水温下降, 破坏海洋的碳氧平衡, 破坏叶绿素, 阻碍细胞正常分类, 阻塞海洋呼吸道, 进而对海洋光合作用的主体形成极为不利的影响作用。另一方面, 石油污染会对渔业、赤潮以及旅游业的发展发生形成极为不利的影响作用。

2 石油污染生物修复技术研究内容

近年来石油污染生物修复技术的研究方向主要包括四个方面, 即添加辅助产品、降解生物标记物、对底物进行科学选择以及对工程指标和技术体系试验。本文主要对添加辅助产品和生物降解标记物进行分析, 讨论生物修复技术研究的主要内容。

(1) 添加辅助产品。为了提高污染油品的生物可利用性, 在生物修复技术研究中更加着重与添加乳化剂等物质, 在生物降解过程中添加乳化剂等物质, 将石油烃的降解率从74%提高到91%, 有效促进了总石油烃的降解。生物修复受温度和营养的限制, 添加合适的营养物已经成为目标生物修复技术研究的热点。因此, 在优化和完善生物降解和生物修复技术的过程中, 可以适当添加辅助产品。

(2) 生物标记物降解。不同成分生物可利用性不同, 监测残余油品成分, 对于判断生物修复发生强度以及污染源具有非常重要的意义, 作为判断生物降解发生的标志物, 可以是易消失的易降解组分, 也可以是易降解组分稳定不变的成分, 生物降解标记物可以提高工作质量, 最大限度降低石油污染造成的环境污染。

3 海洋石油污染生物降解和生物修复技术

(1) 海洋石油污染生物降解技术。生物降解法的优点在于迅速、无毒以及成本低, 生物降解石油烃的质量主要与生物的种类和数量及其介质的温度有着直接关系, 还与石油组分的性质和分散程度有着非常密切的关系, 分散程度越大, 使用烃的降解速率也越大。石油是环烷烃、链烷烃以及少量非烃化合物的混合物, 烷烃的功用主要是脱氧、羟化以及氢过氧, 通过正常的烷烃生物降解可以促进氧化酶系统运行, 也可以促进脱氧形成。在治理海洋石油污染过程中, 科学应用生物降解技术, 可以促进石油污染物分解, 降低石油污染造成环境污染的程度, 为环境保护提供充分的保障。

(2) 海洋石油污染生物修复技术。生物修复指的是生物催化降解环境污染物, 减少或彻底消除环境污染的受控或自发过程, 在生物降解基础上研究生物修复技术, 可以有效提高石油降解速率, 并将石油污染物转化为无毒性的终产物, 降低石油污染造成环境污染的可能性。而生物修复石油污染主要分为两种形式, 即加入具有高效降解能力的菌株和改变环境, 促进生物的代谢能力。现阶段我国海洋石油污染生物修复技术的方法主要有三种, 即接种石油降解菌、使用分散剂以及使用氮磷营养盐。现阶段, 在石油污染治理过程中使用超级细菌可以高效去除石油污染物, 也被公认为一种非常有前途的海洋修复技术, 所以, 合理利用此方法可以为环境保护作出一定的贡献。另一方面, 在石油污染治理中也可以使用分散剂, 分散剂即表面活性剂, 使用分散剂可以有效增加海水生物的接触面积, 增加细菌对石油的利用性, 在实际应用中采用生物产生的表面活性剂可以加速石油降解, 促进环境保护工作的进一步发展。除此之外, 使用氮磷营养盐可以限制降解的氧和营养盐的供应, 降低石油污染造成的危害。

4 结束语

综上所述, 石油污染生物降解和生物修复技术优化和完善具有非常重要的作用, 在治理石油污染的过程中采用生物降解和生物修复技术, 可以有效降低石油泄漏造成环境污染的危害, 促进环境保护工作的进展。最重要的是科学应用生物降解和生物修复技术, 可以为治理我国石油泄漏问题提供科学的方法和理论依据, 加强生物降解和生物修复技术是石油污染治理问题的重要课题。

参考文献

[1]张信芳.海洋石油污染的微生物降解过程及生态修复技术展望[J].环境科学与管理, 2012, 37 (05) :97-99, 104.

[2]周平.石油污染盐碱土壤微生物-盐生植物协同修复技术研究[D].中国海洋大学, 2011.

[3]孙向荣, 杨学福, 王蕾等.水体中石油污染的生物修复[J].广州化工, 2011, 39 (19) :80-83.

生物降解技术 第2篇

摘要：阐述了生物强化技术的原理,概括了国内外有关生物强化技术处理难降解有机污染物的应用实例及效果.介绍了生物强化技术应用中有关高效降解菌和生物强化菌剂的研究与开发现状,进一步讨论了应用生物强化技术的.主要控制参数,展望了生物强化技术的发展方向.作 者：徐军祥 杨翔华 姚秀清 许谦 佟明友 张全 Xu Junxiang Yang Xianghua Yao Xiuqing Xu Qian Tong Mingyou Zhang Quan 作者单位：徐军祥,杨翔华,姚秀清,Xu Junxiang,Yang Xianghua,Yao Xiuqing(辽宁石油化工大学,环境与生物工程学院,辽宁,抚顺,113001)

许谦,佟明友,张全,Xu Qian,Tong Mingyou,Zhang Quan(中国石油化工股份有限公司,抚顺石油化工研究院,辽宁,抚顺,113001)

生物降解：电子垃圾的理想归宿 第3篇

联合国的相关报告

联合国相关机构、民间团体和电子行业组织曾合作发起了一个“解决电子垃圾问题”的项目，该项目发布的报告说，2012年全球电子垃圾数量约为4890万吨。该报告预计，到2017年，全球每年废弃的电视、手机、电子玩具、电脑、显示器等电子产品将达到6540万吨。如果用载重40吨的卡车装载这6000多万吨的电子垃圾，卡车头尾相连的长度竟会相当于赤道的3/4。

微生物：化解电子垃圾的勇士

科学家们发现研究开发用于电子产品的可生物降解的材料，是解决电子垃圾问题的一条有效途径。这里所说的生物降解，是指微生物对于材料的降解作用；而可生物降解材料，就是在自然环境中微生物的作用下能够降解的材料。如此说来，不起眼的微生物竟可以成为化解电子垃圾的勇士了。

那么，微生物是怎样发挥作用的呢？电子垃圾的主体是高分子材料，对于可生物降解的高分子材料，将其置于自然环境中“堆肥”的条件下，降解过程就一步步地发生了：首先，微生物分泌出的水解酶黏附在材料表面，通过酶的水解作用，切断材料表面的高分子链，生成小分子化合物，这就是“降解”。然后，降解的生成物被微生物摄入体内，化作微生物的躯体或转变为微生物活动的能量，经过种种代谢途径，最终转化成二氧化碳和水，或许还有一些对环境无害的无机盐。而二氧化碳和水又将参与新一轮生命物质的缔造，这就是自然界的生命循环，也可看作是“碳素”的循环。在这个循环过程中，微生物的辛勤劳作是功不可没的。

天然高分子：大自然的慷慨馈赠

用于工业产品（包括电子产品）的可生物降解材料，除了要在自然环境中生物降解之外，还应满足其他许多条件：第一，它的生产过程不会对环境造成污染；第二，它的降解产物不会危害环境；第三，在性能上，它要符合产品对材料性能的要求；第四，它必须能够实现工业化生产，使得生产成本降低，满足产品对于材料成本的要求。

要同时满足这么多条件是很不容易的。到哪里去寻觅这样的材料呢？幸而，我们首先可以从大自然的宝藏中获得慷慨的馈赠。

可生物降解材料的主体是高分子材料，而高分子材料分为两大类：一类是天然高分子材料，另一类是合成高分子材料。天然高分子材料就是大自然的赠予。

大自然生生不息地繁育着无数植物和动物，它们体内存在着大量天然高分子物质，包括纤维素、木质素、淀粉、甲壳素、壳聚糖和各种动植物蛋白质，等等。这些天然高分子能够制成可生物降解的材料。其中，纤维素是最丰富的天然高分子物质，整个地球每年生成数以百亿吨计的植物纤维素，成为储量惊人的可再生资源。纤维素纤维是一种颇有发展前景，可生物降解的天然高分子材料。如今，在科学家的努力下，纤维素纤维已经获得了惊人的应用成果。

美国科学家用木材制成计算机芯片

最近，纤维素纤维在可生物降解材料领域的应用取得了重大进展。美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员制成了几乎全部取材于木材的计算机芯片。

从事这项研究的科学家发表研究论文，证实了由木材制成的柔性可降解材料——纤维素纳米纤维（英文缩写为CNF）作为计算机芯片基底的可行性。新型芯片的大部分材料是可生物降解的纤维素纳米纤维制成的基底，其他材料只有区区几微米的厚度。该项目负责人自豪地说：“现在芯片很安全了，你可以把它们丢弃到森林里，让真菌去降解。它们变得和植物肥料一样安全环保。”

为了认识神奇的纤维素纳米纤维芯片，让我们先来了解普通的纤维素纤维。纤维素纤维的生产，是以木浆为原料。先将木材（可以用枝桠或下脚料）制成木浆，这一步与造纸相似。木材中含有40%～50%的纤维素。在木材资源匮乏的国家和地区，也可以使用竹子或农作物秸秆。接下来，再从木浆中分离出纤维素粗纤维。将分离出的纤维素粗纤维进行研磨细化，就可以得到直径为数十微米的纤维素纤维了。微米级纤维素并不能派上太大的用场，主要是与沥青掺混用于铺设高速公路的路面，或者掺进混凝土，起到防止混凝土开裂的作用。

威斯康星大学的科学家们制备的纤维素纳米纤维，直径只有几纳米，相当于头发的1/1万。如此纤细的纳米尺度，使材料性能发生了质的飞跃。在这样的尺度下，可以制造出非常坚韧且又具有一定柔性的纤维素纳米纤维膜，用作计算机芯片的基底。

科学家们至少在3个方面取得了突破性进展：第一，成功制备出纳米级的纤维素纤维，这中间包含着一系列的技术创新。第二，解决了纤维素纳米纤维膜表面光滑度的问题。作为芯片的基底，需要有极为光滑的表面。科学家在纤维素纳米纤维表面覆上环氧树脂涂层，成功地解决了这个问题。第三，解决了热膨胀问题。芯片基底对热膨胀必须严加限制，而纤维素纳米纤维的热膨胀系数比其他聚合物更低，这是它得天独厚的优点。

将纤维素纳米纤维芯片放到自然环境的木堆中，很快就会降解。这使它成为绿色环保的芯片。

聚乳酸：最有前景的可降解合成高分子材料

再来说说合成高分子材料。前边讲过的天然高分子材料，大多数是可以生物降解的。与此形成鲜明对照，大多数合成高分子材料是不能生物降解的。因此，才有了塑料袋、塑料瓶的白色污染。

近年来，科学界日益重视这方面的研究，一些新型的可生物降解的合成高分子材料被开发研制出来，包括聚乳酸、聚己内酯、聚丁二醇丁二酸酯等。其中，聚乳酸是最具有发展前景的品种。

提到聚乳酸，人们可能会联想到酸奶，因为酸奶里面是含有乳酸的。但聚乳酸却并非从酸奶中提炼乳酸来生产，而是以玉米等为原料制造的。先将玉米制成淀粉，再对淀粉进行糖化，生成葡萄糖，由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸。乳酸分子中有一个羟基（-OH）和一个羧基（-COOH），大量乳酸分子在一定条件下发生聚合反应：不同分子的羟基与羧基相互“脱水缩合”，生成酯基（-COO），释放出水。就这样，乳酸分子们“手拉手”形成了聚合物，名叫聚乳酸（英文缩写为PLA）。聚乳酸在聚合物分类中属于聚酯，是一种塑料。

聚乳酸及其制品在堆肥条件下自然分解成二氧化碳和水，是可完全生物降解的合成高分子材料，实属难能可贵。一般塑料以不可再生的石油为原料，生产聚乳酸的原料玉米则是可再生资源。此外，聚乳酸还具有良好的生物相容性，且安全无毒。然而，聚乳酸在性能上也有其不足之处，如耐热性较差，而且力学性能较脆。综合考虑性能上的优缺点，聚乳酸主要应用于医疗、农业和包装等领域。在被应用于电子产品之前，聚乳酸一直徘徊在高强度材料及其制品的门槛之外。

日本公司用聚乳酸和洋麻制成了手机外壳

多年来，科技界在努力尝试扩大聚乳酸的应用领域，使这种具有生物降解特性的合成高分子材料能够应用于电子产品。具体的努力方向之一便是提高聚乳酸的力学性能，克服其脆性。为了提高材料的力学性能，通常有两条可供选择的路径：其一，是把该材料与较为“强悍”的材料进行混合，专业术语叫共混；其二，是把该材料与纤维状的材料复合，制成纤维增强复合材料。

对于聚乳酸，科技人员首先尝试了第一条路径。国外多家公司研制了聚乳酸与聚碳酸酯（PC）的共混材料，用于手机外壳的制造，其性能可与常用的手机外壳材料苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物（ABS）相媲美。然而，令人遗憾的是，在这类材料中聚乳酸的用量仅为20%～30%，其余为无法生物降解的聚碳酸酯等材料。显然，该类共混材料不可能从整体上实现生物降解。只能说，该类材料由于部分使用聚乳酸而减少了对于石油资源的依赖。

科技工作者又尝试了第二条路径。日本一家公司采用洋麻作为天然纤维增强剂，研制了聚乳酸与洋麻纤维的复合材料。用洋麻纤维与聚乳酸制成复合材料，可以显著提升聚乳酸的韧性和耐热性，两者还可以一同实现生物降解，堪称是绝妙的配合。此外，洋麻很廉价，用在聚乳酸中不会增加成本。日本这家公司已经研制出含有20%洋麻纤维的聚乳酸复合材料，用于制造手机外壳，具有良好的耐热性和抗冲击性。在该复合材料组分中，可生物降解材料占到90%，应该说，这是向完全的生物降解材料迈进了一大步。

是初试锋芒，却弥足珍贵

由于电子产品结构复杂，使用的材料种类多多，用纤维素纳米纤维制造的可降解芯片，以及用聚乳酸与洋麻纤维的复合材料制造的手机外壳，这些研究成果只能算是初试锋芒，科学们家们要做的事情还很多，要走的路还很遥远。

在电子产品领域，可生物降解的材料首先被应用在手机上，这并不是巧合。因为像电视机、计算机这样体型较大的电子产品，通常可以通过拆分的方式，把塑料外壳等分离出来，分门别类地进行回收和再利用。而对于手机之类的微型电子产品，进行拆分回收利用，可能就有些得不偿失了。而电子产品的微型化又是一个趋势，今后会有更多小巧玲珑的电子产品问世。研究开发可生物降解的材料，对于这样的电子产品尤为重要。可生物降解材料在芯片中的应用也很重要，因为芯片就像是电子产品的“心脏”。

从整个社会的视角来看，以塑料废弃物为标志的“白色污染”正愈演愈烈，石油等资源趋于枯竭也绝非危言耸听，而可生物降解材料的开发在材料性能等方面又遭遇了难题。在这样的大背景下，用于电子产品的可生物降解材料的可喜进展，堪称是人们向绿色环保材料迈进的一次破冰之旅。虽然是初试锋芒，却弥足珍贵。

浅谈秸秆生物降解技术 第4篇

农村庄稼收获后, 秸秆数量巨大, 除了部分用于饲料, 其余大部分用作柴烧, 有的不方便运回家就地焚烧, 没有充分利用发挥其价值。其实, 农作物秸秆是个宝, 它含有大量有机质、氨、氮、磷、钾和作物所需要的微量元素, 利用好了是一种非常好的肥料资源。

秸秆的高效利用一直是需要研究的大课题, 从2006年开始辽宁宏阳生物有限公司与辽宁省微生物研究院共同合作, 面对我国北方发展越来越多的设施农业, 从秸秆转化肥角度, 进行了多年探索实验, 成功研究出秸秆生物降解菌种和使用技术。

设施农业生产由于棚室位置相对固定, 栽培作物种类比较单一, 多年连作, 很少倒茬, 还有大量不合理使用化肥等多种原因, 造成土壤板结营养元素平衡被破坏, 土壤微生物条件恶化, 病原菌大量繁殖, 土传病害逐年增加, 土壤盐渍化非常严重, 致使作物死秧增加, 造成蔬菜产量降低, 品质下降, 严重影响产品质量和经济效益。

使用秸秆生物降解技术, 从根本上解决了土壤生态环境恶化, 农产品污染, 土壤病害严重及温室内冬季地温低, 二氧化碳供给不足等问题。通过实验、示范证明, 应用秸秆生物降解技术有以下五个方面明显效应:

一、提高地温

在冬季温室里, 白天气温升高很快, 地温却由于土壤的导热差, 造成地温和气温不能同步。而地温低是影响作物生长发育和产量的关键因素, 尤其是数九寒天, 要提高1℃地温是非常困难的, 在北方, 三九天20厘米地温很少达到12℃, 一般在8~10℃, 甚至更低, 结果造成大棚蔬菜不能正常结果, 叶片变得越来越小, 特别是黄瓜容易出现瓜打顶和花打顶, 一旦出现瓜打顶, 一个月内很难正常长出黄瓜, 影响了生长。土壤中放入秸秆, 分解后是一种放热反应, 产生热量, 成为有机后为暗色物质, 一般是棕色到黑褐色, 吸热能力强, 可改善土壤热状况, 提高有效地温2~3℃, 气温1~2℃, 促进作物地根系生长, 从而实现根、茎、叶果协同生长。

二、提高二氧化碳浓度

植物的生长、发育、开花、结果需要两个重要因素。一是光照, 二是空气中的二氧化碳。植物叶绿素利用太阳能, 将二氧化碳和水合成根、茎、叶、果实等植物本身的有机物。空气中的二氧化碳浓度是影响植物生长速度的重要因素, 通常情况下温室中的二氧化碳浓度500PPm左右, 远远不能满足作物生长的需要, 特别是温室内密闭时间长, 空气不能有效流通, 在作物生长的中、后期, 随着作物的生长, 光合作用增加, 更容易造成二氧化碳缺乏, 使作物光合效率低, 抑制作物生长, 应用秸秆生物降解可有效提高二氧化碳浓度3~6倍, 达1500~3000PPm, 可使光合效率提高50%以上, 水分利用率提高130%以上, 肥料利用率提高60%以上。促进了作物更快生长。

三、提高作物抗病性

秸秆生物降解使用的专用菌种中有8种有益生物, 他们在分解秸秆的同时能繁殖产生大量抗病微生物及孢子, 这些微生物及其孢子分布在土壤中、叶片上, 它们有的抑制病菌生长, 有的能杀灭病菌, 对蔬菜的各种病害, 特别是土传病害、生理病害都有很好的抑制作用, 防治效果在60%左右。使大棚瓜、果、蔬菜的病虫害发生减轻, 真正减少了打药次数, 降低化学农药的使用量, 确实保证了农产品的安全, 生产出合格的绿色食品和有机食品。

秸秆的降解利用还能大大减轻大田玉米螟的发生, 玉米秸秆经过降解、腐熟, 秸秆内钻蛀的玉米螟全部清除, 从而减少了虫源基数。

四、有机改良土壤

大棚使用秸秆, 经过生物降解, 充分改善了土壤环境, 使土壤盐渍化、透气性、有机质含量、微量元素等均得到了很好的改善, 主要是秸秆分解剩余一些残渣, 大体是秸秆的13%, 这些残渣里面, 含有大量有机质, 这些有机质滞留在大棚的土壤中, 会使土壤变得肥沃而松软, 为根系生长创造了良好的环境, 这样就很好地改善了土壤的营养状况。

五、节本增效

应用秸秆生物降解技术能做到三节约。

一是节水。秸秆吸水能力强, 渗水量少, 能保水。节水能量达30%左右, 减少浇水次数, 一般常规栽培浇2~3次水, 用该技术浇一次水就可以。

二是节肥。秸秆生物降解肥的流失量少, 秸秆与土壤缓释、腐熟成为有机质肥料, 这些肥料基本能满足作物生长的需要。通过应用证明, 第一年减少化肥30%, 第二年减少化肥50%, 第三年减少化肥80%。

三是节药。秸秆生物降解后, 温度、湿度条件好, 植株生长健壮、抗病能力强、病害发生就比较轻, 特别是土传病害、生理病害和低温冷害等, 节约用药达30%以上。

生物降解技术 第5篇

用含M盐(2-硫醇基苯并噻唑)的橡胶工业有机废水驯化活性污泥,筛选出8株菌.纯化后进行混合培养,对其生长条件进行分析后发现:复合菌适合在30～35℃的偏碱性条件下生长,能耐受50 g/L盐度的`影响.当添加葡萄糖和尿素后对复合菌生长影响较大,同时可使橡胶工业有机废水降解率分别提高18.6%和7.56%;无机离子也对复合菌的降解能力有一定的促进作用.采用综合正交试验得出:葡萄糖、尿素、菌量、转速分别为2g/L、1 g/L、20%、80 r/min为复合菌的最佳降解条件,最高降解率为68.24%,从而提高了投菌法的降解效率.

作 者：顾韬 李捍东 王平Gu Tao LI Han-dong WANG Ping  作者单位：顾韬,Gu Tao(中国环境科学研究院,北京,100012;中南林业科技大学,生命科学与技术学院,长沙,41)

李捍东,LI Han-dong(中国环境科学研究院,北京,100012)

生物降解技术 第6篇

该技术研发人、美国密歇根大学生物材料系终身教授皮特•马表示，这种纳米纤维球能模拟细胞的自然生长环境，因此可作为细胞载体将细胞送到伤口处，这是组织修复领域的重要进步。

由于缺乏足够的捐赠组织以及现有治疗受损软骨的方法效果有限，该技术有望为一些软骨受损患者带来福音。目前修复受损软骨的技术是将病人自己的细胞直接注入病人体内，没有模拟该细胞的自然生长环境并将细胞运送入体内的载体，注入体内的细胞稀稀拉拉，治疗效果因此并不乐观。

这种纳米纤维微球有很多孔隙，使营养物质很容易进入其中，而且，这种微球也承当了细胞基质的功能，同时也不会产生伤害细胞的降解副产品。

科学家先将这种中空的纳米纤维微球同细胞结合在一起，随后将其注射入伤口，当这些仅仅比其携带的细胞大一点的纳米纤维球在伤口处降解时，其携带的细胞已开始很好地生长，因为，这些纳米纤维球提供了一个让细胞茁壮生长的环境。皮特•马表示，这是科学家首次制造出能够注入体内的复杂细胞基质。在对实验鼠进行测试的过程中，这种纳米纤维球修复组生长出的组织是控制组的3倍到4倍。

为了修复形状复杂或怪异的组织缺陷，能被注射入体内的细胞载体要求大小非常精准，而且尽量不要进行手术。皮特•马的团队一直试图通过仿生方法，使用能进行生物降解的纳米纤维设计出细胞基质——在细胞生长并形成组织的过程中为其提供支撑的一套系统。

（刘霞）

生物降解技术 第7篇

石油主要是由烃类化合物组成, 治理石油污染关键是降解烃类化合物, 根据其的化学结构特点, 烃类的降解途径主要分为两部分:链烃的降解途径和芳香烃的降解途径。此外, 烷烃有时还可在脱氢酶作用下形成烯烃, 再在双键处形成醇进一步代谢。关于芳香烃的降解途径, 在有氧条件下先被转化为儿茶酚或其衍生物, 然后再进一步被降解。因此细菌和真菌降解的关键步骤是底物被氧化酶氧化的过程, 此过程需要分子氧的参与。

活性污泥法是借助曝气或者机械搅拌, 使活性污泥均匀分布于曝气池内, 微生物壁外的粘液将污水中的污染物吸附, 并在酶的作用下对有机物进行新陈代谢转化。王赞春等研究了SBR以及投菌SBR法处理炼油废水中污染物的效果, 实验结果表明, 废水中各种污染物的去除率分别为:COD93.5%、石油类98.6%、总氮89.8%。SBR工艺是一种新型的高效废水处理技术, 是对传统活性污泥法的改进。该方法具有固液分离效果好、工艺简单、占地少、建设费用低、耐冲击负荷强, 温度影响小, 活性污泥状态良好和处理能力强等优点, 是处理石油废水的一种具有前景的处理方法。

氧化沟对各种高COD、BOD、油类等有机废水的深度处理有明显效果。它的曝气池呈封闭、环状跑道式, 污水和活性污泥以及各种微生物混合在沟渠中进行循环流动。有很多企业采用了氧化沟工艺, 其处理出水水质与进水水质有关, 只有确保一定的进水水质时, 出水才会达到理想的处理效果。与活性污泥法相比, 氧化沟具有很多优点:工艺简单;不仅可以去除BOD和SS, 还可以达到脱氮除磷的效果;设备少, 操作管理简便;低温有更大适应性等。氧化沟是活性污泥法的发展, 但是只有满足工艺要求时, 的。液态的石油烃类在水中会形成水油界面, 微生物正是在这一水油界面上降解烃类的, 降解速率与水油界面的面积密切相关。石油烃类的微生物降解可在很大的温度范围内发生, 在0℃~70℃的环境中均发现有降解石油烃类的微生物。大多数微生物在常温下较易降解石油烃类, 且由于某些对微生物有毒害的低分子量石油烃类在低温下难挥发, 会对石油烃类的降解有一定的抑制作用, 所以低温下石油烃类较难降解。大多数的石油烃类是在好氧条件下被降解的, 这是因为许多烃类的降解需要加氧酶和分子氧。但也有一些烃类能在厌氧条件下被降解。在天然水体中, 为了促进石油烃类的降解而添加水溶性的氮源和磷源也受到限制, 因为有限添加的氮源和磷源在水体中被高倍稀释而难以支持微生物的生长。

尽管微生物可以降解石油, 但是影响其讲解的不稳定因素有很多, 到目前为止还没有一种能在短时间内彻底降解石油的有效方法, 所以在微生物降解石油方面的研究仍然任重而道远。我相信, 随着现代微生物学和基因组计划的更进一步发展, 更多微生物物种的发现和生物技术的应用, 石油污染问题将会得到更有效的解决。

参考文献

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[2]吕开河, 郭东荣, 高锦屏.油田废水的生物处理[J].钻井液与完井液, 1996 (6) .

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[4]魏呐, 王祥河, 李风凯, 张英筠, 郭怡.复合高效微生物处理高含盐石油开采废水[J].城市环境与城市生态, 2003, 6.

生物降解技术 第8篇

1 餐厨垃圾处理常规工艺

我国餐厨垃圾处理较常规的方式主要有填埋、焚烧、厌氧发酵、饲料化和堆肥等, 其资源化利用方式主要有厌氧发酵、饲料化和肥料化三种工艺技术[4]。但不同的资源化处理技术对餐厨垃圾处理项目的总投资、占地面积、资源化产品销售市场以及项目所在地周边的环境与社会效益等方面存在较大差异。

1.1 填埋和焚烧法

餐厨垃圾水分含量占餐厨垃圾总量的75%~95%[5,6], 垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液主要来源于填埋场餐厨垃圾腐败、发酵所形成的浸出液。通过填埋法处理餐厨垃圾不仅占用大量土地, 由餐厨垃圾产生的垃圾渗滤液还会给填埋场周围的空气环境、地下水和土壤带来巨大的影响。餐厨垃圾高的含水率决定了餐厨垃圾热值低, 会导致焚烧炉内的物料燃烧不充分, 易促进二恶英的产生[7]。因此, 将餐厨垃圾填埋和焚烧处置不仅资源化利用率低, 而且容易对周围环境形成二次污染, 危害人类健康。

1.2 厌氧发酵

厌氧发酵是通过厌氧微生物的代谢作用, 将餐厨垃圾消化、分解, 主要产生甲烷和氢气等能源物质[8,9,10,11,12,13]。餐厨垃圾厌氧发酵产沼气技术目前已较成熟, 但厌氧发酵反应速率慢, 餐厨垃圾处理周期长, 项目占地面积较大, 工程前期的投入较大, 操作技术要求较高[14]。此外, 在我国北方地区由于冬季气温较低时, 厌氧微生物多处于休眠状态, 需提供额外的热量供应才能维持厌氧微生物的正常生化反应, 利用餐厨垃圾厌氧发酵所产生的沼气提供的热量可能还不足以满足厌氧微生物保持正常的生化反应所需要的能量, 该工艺技术存在着能量不平衡的问题, 推广应用具有一定的局限性。

1.3 饲料化

国内餐厨垃圾饲料化处理主要是用来生产菌体蛋白, 如2008年奥运村餐厨垃圾处理服务商北京嘉博文生物科技公司[15]。此外, 通过真空油炸餐厨垃圾能很好地保证餐厨垃圾的营养成分, 又对餐厨垃圾进行了一次真空消毒[3], 但该技术在国内目前并无应用的典型案例。由于制取饲料的质量和品质受餐厨垃圾来料成分的波动影响较大, 也可能存在蛋白同源性污染问题[16], 国家并无明确支持或鼓励的相关政策文件, 通常处理规模较小[4]。

2 生物降解技术处理餐厨垃圾工艺

生物降解技术主要是利用好氧微生物的新陈代谢活动将餐厨垃圾中的有机质转化为易于被植物吸收、利用的有机肥料。以深圳市盐田区餐厨垃圾处理项目所采用的“餐厨垃圾源头分类预处理+节点高温生物减量+末端资源化处理”工艺模式为例, 该项目在餐厨垃圾产生点就近的生活垃圾转运站等公用环卫设施处安放深圳瑞赛尔环保股份有限公司研制生产的高温生物降解机对生活垃圾转运站周围的餐饮单位产生的餐厨垃圾进行就地生物减量化处理, 从而保证了餐厨垃圾处理的及时性, 减少了因餐厨垃圾处理不及时腐败变质对环境造成的污染, 同时也降低了餐厨垃圾的运输成本。生物降解技术处理餐厨垃圾的工艺流程见图1。

3 处理效果

本项目经生物降解处理后的餐厨垃圾剩余物可以作为园林绿化有机肥料或是与园林绿化废弃物协同处理生产生物质燃料, 有机肥料产品的品质符合国家现行标准《有机肥料》NY525和《生物有机肥》NY884的要求, 生物质燃料产品的热值可达4000大卡以上, 可以替代煤炭等燃料燃烧。餐厨垃圾在生物降解处理过程中产生的废气排放指标优于《广东省地方标准大气污染物排放限值》 (DB44/27-2001) 第二时段二级和《中华人民共和国国家标准恶臭污染物排放标准》 (GB14554-93) 表2, 无废水和固体废弃物产生。

4 主要经济技术指标

本项目总投资1498.6万元。达到日处理盐田区餐厨垃圾100t的规模, 可实现年处理餐厨垃圾3.65×104t;经生物降解处理后得到的降解剩余物与盐田区的园林绿化废弃物协同处置生产生物质燃料, 可实现年产生物质燃料5475t, 实现年产品销售收入383万元。

5 结语

(1) 采用生物降解技术, 较传统的垃圾生化处理技术在减量率和降解时间上有显著改进, 实现了餐厨垃圾85%以上的快速减量处理。 (2) 通过在区域科学合理布局高温生物降解系统, 及时实现了对区域餐厨垃圾的就地处理, 减少了餐厨垃圾的暴露时间, 减少餐厨垃圾带来对环境的二次污染。 (3) 利用高温生物降解机的智能控制系统实现对降解过程中温度、氧气等关键数据的监控, 利用微生物反应释放的能量维持微生物自身的适合环境温度, 减少了外加热源的使用, 节能效果显著。

摘要：在对餐厨垃圾常规处理技术比较分析的基础之上, 以盐田区餐厨垃圾处理项目作为典型案例, 对生物降解技术在餐厨垃圾处理中的应用在处理工艺、处理效果、经济技术等方面加以评价和总结。

关键词：生物降解,餐厨垃圾,处理

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生物降解塑料产能现状 第9篇

1 生物降解塑料产能现状

生物降解塑料是一类在光、热、微生物等存在的条件下能够发生降解的塑料。目前,全球研发生产的生物降解塑料品种已有几十种,主要包括聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等。

1.1 聚乳酸(PLA)

聚乳酸(PLA)是一种脂肪族聚酯,具有良好的生物降解性和优异的力学性能,被认为未来替代通用塑料的首选。目前,国外生产聚乳酸的企业主要集中在美国、日本、荷兰和德国等发达国家。全球聚乳酸产能最大的企业是美国Nature Works公司,装置产能为140 kt/a[4]。美国Cereplast公司于2006年将12.3 kt/a的聚乳酸生产线扩能至18.1 kt/a[5],该公司用聚乳酸、淀粉和纳米组分添加剂来生产100%的生物基塑料,其所需的聚乳酸树脂主要由Nature Works提供。荷兰Tate&Lyle公司拥有1 kt/a聚乳酸生产线。比利时乳酸企业格拉特公司和道达尔石化公司于2007年宣布成立合资公司,并建成了1.5 kt/a的聚乳酸生产线。

国内对聚乳酸的生产技术研究起步较晚,但发展速度较快。2008年由浙江海正集团与中科院长春应用化学研究所合作建成了5 kt/a的聚乳酸生产线,并实现了批量生产[5]。另外光华伟业、南通九鼎和长江化纤等公司已经进入聚乳酸中试生产阶段。截止到2010年4月,国内聚乳酸的产能已达到12 kt/a[6]。

目前,全球聚乳酸的总产能约为150 kt/a,预计2015年底产能将达到290 kt/a,主要生产企业及产能如表1所示[4]。

1.2 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是由丁二酸丁二醇缩聚而成,是一种脂肪族聚酯,具有较好的生物降解性。其用途极为广泛,可用于包装袋、餐具、化妆品瓶、药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、医用高分子材料等领域。

国外PBS产业较为成熟,日本昭和高分子公司拥有50 kt/a PBS生产线。美国伊士曼公司和杜邦公司的产能均为15 kt/a,德国巴斯夫的PBS产能为14 kt/a,成本约为5～6万元/t,较多的用于吹塑薄膜,另外还有日本的三菱Mitsubishi,韩国的S.K.Ind、Ire Chem.Ltd等均可生产PBS[7]。

中国的PBS产业化起步较晚,但发展速度较快。目前中国科学院理化技术研究所与杭州鑫富药业联合形成了20 kt/a的生产规模,清华大学与安庆和兴化工有限公司合作开发建设了10 kt/a的PBS生产装置。 2007年由中国科学院理化技术研究所与扬州邗江佳美高分子材料有限公司合作建设20 kt/a的PBS生产装置,并试车成功。

目前,国内外PBS产能总量已经突破120 kt/a,PBS全球主要生产企业及产能如表2所示。

1.3 聚己内酯(PCL)

聚己内酯(PCL)是ε-己内酯开环聚合所得到的高分子量聚合物,具有良好的生物降解性、生物相容性、形状记忆特性、低温柔韧性等诸多优点。广泛应用于医用领域,包括体内体外矫形固定材料、手术缝合线、药物载体等;也常用于鞋料防水涂层、胶黏剂、生物降解农用薄膜,一次性餐具、生物降解塑料袋、色母料等。目前全球聚己内酯的产能约为52 kt/a[8],主要分布在欧美日等国。国内聚己内酯产业尚属于起步阶段。

1.4 聚羟基脂肪酸酯(PHA)

聚羟基脂肪酸酯(PHA)主要包括聚3-羟基丁酸酯(PHB)、3-羟基丁酸与3-羧基戊酸共聚物(PHBV)、3-羟基丁酸与3-羧基己酸共聚物(PBHH)、3-羟基丁酸与4-羟基丁酸共聚物(P34HB)等[8]。PHA全球主要生产企业及产能如表4所示。

1.5 聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)

聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是对苯二甲酸与1,3-丙二醇共聚物。与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)相比,PTT具有更多的优良特性,如高弹性、良好的连续印染特性、抗紫外线、抗内应力、低吸水性、低静电以及良好的生物降解性、可循环利用等,因此在地毯工业、服装材料、工程热塑料等众多领域应用前景十分广阔[9]。

20世纪90年代,PTT开始工业化生产。德国Zimmer公司与壳牌公司合作开发建成了95.7 kt/a的PTT装置,其生产成本可与聚酰胺相竞争。目前世界PTT的市场需求约为320 kt/a,将来需再建设5～6套世界规模级的PTT生产线才能满足需求。预计今后10年内PPT生产能力将增加至1000 kt/a[7]。目前国内市场对PPT的需要量为5 kt/a,与国外PPT产能相比,国内的产能还比较小,无法满足市场要求。PTT全球主要生产企业及产能如表5所示。

2 结 语

目前,生物降解塑料的总产能与通用塑料相比依然较小,生产技术、原料供应、生产成本依然是制约生物降解塑料产能提高的主要因素。提高生产技术依然是提升产能的首要途径。生物降解塑料的生产装置主要分布在欧美日等发达国家,且装置规模较大,中国的生物降解塑料产业仍属于起步阶段,近年发展速度较快。国家“新材料产业十二五发展规划”提出:“积极开展聚乳酸等生物可降解材料研究,加快实现产业化,推进生物基高分子新材料和生物基绿色化学品产业发展”。这为我国的生物降解塑料产业发展指明了方向。随着人们环保意识的提高,对生物降解塑料的需要也会越来越大,市场前景广阔。

摘要：阐述了生物降解塑料的种类;介绍了聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的产能及生产企业;提出了影响产能提升的因素及产业发展方向。

关键词：降解塑料,产能,PLA,PBS,PCL

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生物降解性木薯淀粉基材料 第10篇

近几年, 随着“白色污染”的日趋严重, 给生态环境造成严重污染, 生物降解塑料技术是最为倡导的方式, 但生物降解存在的主要问题一是制造成本高, 二是制造工艺复杂以及淀粉的改性存在污水排放等问题;三是降解制品在塑料中填加光敏剂和淀粉, 采用光和生物双重降解方法, 但在技术上还未解决淀粉填加量超过60%这一难题, 因此, 在很大程度上制约降解制品的推广应用。

另外, 目前使用的一次性纸制品餐具虽在一次性使用品上替代了一部分塑料制品, 但它也存在以下五个方面问题:一是纸制品的原料需要消耗大量资源紧缺的木材, 造成浪费;二是造纸要产生废水及大气污染, 造成很大损失;三是制造成本高, 一个纸杯的制造成本是塑料杯的2.5倍以上;四是纸本身虽可降解, 但绝大多数餐具为防油防水在表面都涂有塑料或防水剂等, 使其不可降解;五是这类制品都不适宜在微波炉里加热。进而我们提供一种原料成本低、降解效果好、生产工艺简单且易于推广应用的生物降解性木薯淀粉基材料以及根据该材料制作的相应的制品。

该淀粉基材料以木薯淀粉为主要组分, 以可降解的助剂 (包括由低密度高压聚乙烯和线性低密度高压聚乙烯构成的相溶剂以及由乙烯-醋酸乙烯共聚物构成的耦联剂) 、填料 (钛白粉) 、增强剂聚烯烃 (聚乙烯或聚丙烯) 为辅料, 经现代技术科学加工而成的新的降解材料。木薯具有产量高、质地好、种植容易、价格低的特点, 以木薯淀粉为原料生产生物降解性材料及制品, 无疑将为其应用开拓新的途径。

生物降解性木薯淀粉基材料木薯淀粉、聚丙烯或聚乙烯、低密度高压聚乙烯、线性低密度高压聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物、钛白粉六种物质组成, 各物质组分在产品中所占的重量百分比为:

木薯淀粉70%~85%, 聚丙烯或聚乙烯5%~15%1%~2%, 乙烯-醋酸乙烯共聚物3%~8%, 钛白粉1%~2%。

由于在配方及组分上使木薯淀粉物质的含量达到70%~85%, 因而可以使淀粉基材料及制品具有更好的生物降解性。由于淀粉分子的降解, 少量的聚乙烯或聚丙烯分子链也会随之断裂, 形成细小的碎粒或粉末。经常温埋土实验结果表明, 用本发明生物降解性木薯淀粉基材料制成的制品在20天开始变脆, 30天内降解60%, 8至12个月内可全部降解。与目前普遍使用的纸浆模塑、秸秆、玉米淀粉等类材料制品相比, 不仅成本低、外观颜色洁白、气味香, 而且各项性能优异。

该生物降解木薯淀粉基材料制备工艺是:将各组分物质混合搅拌均匀后, 放入高速混炼机中加温混炼成粉状料, 将混炼成的粉状料送入双螺杆挤出造粒机组中进行拉条造粒, 用注塑机对粒料进行注塑或通过压片机组将粒料压延制成片材, 然后依次通过高速成型机、发泡机和拉膜机将注塑料或片料进行吸塑、发泡、拉膜处理后, 最终形成制品。

其生产工艺简练、精化, 易规模化生产, 不需要进行预糊化或化学改性, 也不需要使用有机溶剂、水、蒸汽等, 因而, 在生产过程中不会产生任何废水、废气、废渣等“三废”, 对环境不产生污染。所形成的制品包括一次性餐饮容器和器皿、包装容器、包装膜、医用器材以及农用膜等。其降解餐盒、碗盘等耐热温度为130℃, 最适宜置于微波炉里加热食品、饮料等, 具有优异的耐油及耐水性能;其耐寒温度为-20℃, 可在冰箱内冷冻食品、冰块、饮料等。此外, 该材料的回收制品经粉碎后可用于种植蘑菇、养花或者经过发泡作为包装材料的应用。

联系人:吴同刚

生物降解技术 第11篇

关键词：分散红G；生物降解；β-环糊精；降解效率

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-04-0099-2

0 引言

染料特别是合成染料在纺织工业、染化工业和造纸工业中广泛使用，目前，投放市场的染料多达三万多种，用量达到每年15万吨，使用过程中排放到环境中的染料就高达六万多吨，其中大多数是人工合成的合成染料特别是偶氮染料。人工合成的染料因其结构复杂并且品种繁多、化学稳定性高，从而其生物可降解性低，且多数具有致突变、致畸变和致癌变的三致作用，从而成为重要的环境污染物。由于这些合成染料用常规废水处理方法难以有效去除，属于难降解污染物，所以染料的脱色与降解目前成为世界性的难点与热点。上世纪70年代末的研究发现，某些肠道微生物可以降解某几种偶氮染料，已经证实多种偶氮、三苯甲烷、蒽醌等结构类型的染料均可被某些微生物降解。后来又发现某些真菌对某些合成染料具有降解能力，如李慧蓉等就对白腐真菌中的黄孢原毛平革菌系OGC101对六种染料（刚果红、直接冻黄G、活性翠蓝KN-G、金莲橙O、天青蓝A、活性艳蓝KN-R）的降解作用进行过研究。

分散红(Disperse red)是一种难溶于水的偶氮染料，含有两个芳香环的有机染料分子，其化学性质适合β-环糊精对其进行包合，从而可以提高其溶解度，结构分子式如下：包结配合物β-环糊精是一种以7个D-吡喃葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷相互连接而成的大环化合物。近年来，关于环糊精化学的研究日益受到人们的关注。由于环糊精的特殊结构，它易与一系列极性较低的芳香环化合物形成包结配合物，来增加难溶化合物客体的溶解度，从而使其在水相中参加有关反应的活性增加。本研究就是在细菌降解分散红G的过程中加入β－环糊精，增加分散红G的水溶性，也就是增加分散红G和有关微生物的作用界面，从而提高微生物对其的降解效率。同时由于环糊精本身不属于污染物，可以在环境中自然分解，不会造成二次污染，所以可能可以成为一种良好的环保助剂。

1 实验材料与方法

1.1 微生物

取自浙江稽山印染厂曝气池中的活性污泥，通过富集、驯化培养，分离出能降解染料分散红G的菌种，它们能在以分散红G为唯一碳源的培养基上生长。通过反复划线纯化后保藏在固体培养基上，该菌菌落呈乳白色，菌落表面较平坦，表面和边缘较粗糙，在油镜下观察，细胞呈球状，有细胞核，初步认为是一种酵母菌，对其进行分类学的初步鉴定，系属于克洛克酵母的一个种。

1.2 培养基成分

实验所用基本培养基（不含有机碳源）的组成成分如下表：

1.3 主要仪器设备

722光栅分光光度计（上海第三仪器制造厂），台式恒温振荡器THZ-82A（上海跃进医疗器械厂），KQ-250B型超声波清洗器（配制溶液用），80-2离心机（上海手术器械厂）

1.4 微生物的分离

从曝气池中取活性污泥，接种于含分散红G的平板培养基中，选择对分散红G具有耐性的微生物菌种，然后挑取一些菌落再接种于以分散红G作为唯一碳源的平板培养基中，

（1）对分散红的光学吸收属性进行扫描，测得染料分散红G的最大吸收波长为480nm。

（2）在最大吸收波长下，分别测得不同浓度分散红G的吸光度值。根据所得数据制得C-Am的直线图如下：

（3）对三个锥形瓶中的溶液，按照一定的时间段（1h，2h，4h，8h，16h…）分别测得其吸光度值（在480nm下），再根据1.6.2中的C-Am图中查出相应的浓度值，计算相应的降解效率，并且画出各自的浓度随时间的变化曲线图。

（4）在菌株的降解过程中，不断地有白色絮状的代谢产物产生，因这些代谢产物的散射作用导致了测得的光密度值数据与肉眼所看到的分散红褪色现象不符合的情况，所以在每次测定前，将溶液进行离心（3000rpm），去除絮状代谢代物，然后测定。

2.实验结果与讨论

2.2 菌株对分散红G的降解条件

2.2.1 pH的影响 菌株在.pH＝5.0，6.0，7.0，8.0的培养基中培养，分散红的降解效率结果见图1。由图1可知，菌株在pH＝6.0-7.0时对分散红G具有较高的降解率。

2.2.2 菌种接入量对降解作用的影响 试验结果如图2。 由图可知，随菌株量的增加，对分散红G的降解量也相应增大，当菌株量大于0.1×107个时，分散红G的降解率就不再进一步增加，可见在反应体系中菌种的接入量并不是越大越好，可能是菌种的接入量过大，导致菌体间生存竞争压力加大，使菌体的新陈代谢发生异化，使之对分散红的降解作用被削弱，从而影响其降解效率。

3 结论

（1）本实验从浙江稽山印染厂的活性污泥中分离出了一株对分散红G有降解效率的菌株;

（2）分离得到的菌株对分散红G具有一定的降解作用，而β-环糊精的加入，大大促进了降解效率，使降解效率高达99.9%，比不加β-环糊精时明显提高了23.4%。

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合成染料的生物降解分析 第12篇

1 合成染料处理概述

合成染料, 是指能使纤维和其他材料着色的有机物质, 分天然和合成两大类。天然染料分植物染料, 如茜素等;动物染料, 如胭脂虫等。合成染料又称人造染料, 主要从煤焦油分馏出来 (或石油加工) 经化学加工而成, 习称“煤焦油染料”。又因合成染料在发展初期主要以苯胺为原料, 故有时称“苯胺染料”。合成染料与天然染料相比具有色泽鲜艳、耐洗、耐晒、能大量生产的优点, 在纺织、印染、造纸、医药和食品等行业具有广泛的运用。

常用的合成染料的处理, 有吸附法、氧化还原法、过滤法、电解法和生物法等。吸附法是指用活性炭对污水中的有机物进行吸附, 效果明显但成本较高, 且只适用于浓度较高的污水处理。相对于传统的处理法, 生物降解法利用微生物对合成染料进行脱色和降解处理, 具有微生物种类多, 成本低, 效果好, 绿色环保的特点。目前发现可用于合成染料降解的微生物主要有真菌、细菌、藻类植物和酵母等。这些微生物都具有生存能力强, 繁殖快和管理方便, 不产生二次污染等特点, 可以用来处理大量的合成染料污水。生物降解法处理合成染料污水又分为厌氧降解法、好氧降解法和加速曝气法。

2 合成染料的生物降解

合成染料的生物降解, 是指污水中的有机污染物在微生物或者酶的作用下被分解为小分子, 起到污水的脱色和染料分子破坏, 降低毒性的处理效果。目前用于合成染料生物降解的微生物主要有细菌、真菌、藻类和酵母类生物, 在实际的工作中要根据其降解特点的不同进行选择。

2.1 真菌在合成染料生物降解中的作用

真菌在合成染料污水处理中的运用, 在近年来得到了广泛的研究和运用, 目前可用于染料污水处理的真菌种类有几十种之多, 其中运用效果最好的是白腐真菌。白腐真菌是呈丝状, 近年来的研究表明白腐真菌对染料进行讲解主要是由于其次生代谢阶段产生的胞外酶, 这种酶属于木质素降解酶系, 可以降解氧化各种染料废水中的有机物, 且具有较广的适应范围, 特别是对多环芳烃类等有机物的降解效果良好, 适用于处理毒性较大的合成染料污水。

丝状真菌还可以对染料污水中的染料进行有效的吸附, 促进其余污水的分离。吸附染料的真菌体还可以用于对染料的回收在利用, 具有很好的经济效益。真菌处理合成染料污水, 具有对染料结构选择性小和不依赖菌体培养等突出的特点, 是研究者关注的重点。当前研究的问题集中在如何在降解中更多发挥真菌的吸附作用, 实现吸附材料的重复利用。真菌生物降解法也成存在着一些不足, 主要是适用的染料处理范围有限, 真菌在生长过程中产生的酶还不能实现人工的大规模生产。未来的研究方向应该集中在培养和发现生长更快, 适用范围更广的真菌以及研究真菌所产生的酶及其具体法降解作用。

2.2 细菌对合成染料的生物降解作用

与利用真菌进行生物降解相比较, 细菌的染料降解具有更快的脱色效果。此外, 对于偶氮类染料污水的处理, 一个难题就是偶氮类分子在降解的过程中会产生芳香胺类衍生物, 这种物质具有很强的毒性和致癌性。这个问题可以用细菌的微生物降解来解决, 因为在缺氧的环境下, 细菌会使偶氮类分子出现结构的断裂, 产生芳香胺化合物而不是芳香胺衍生物, 芳香胺化合物可以进一步生成脂肪酸类化合物, 最后氧化变成水和二氧化碳, 完成对偶氮类染料污水的处理。细菌对染料的降解主要是通过细菌在厌氧条件下产生的偶氮还原酶对偶氮类染料污水进行处理。此外, 多种微生物的混合使用, 其代谢活动的互补或者共同代谢可以实现对合成染料分子较高度的讲解, 在实际的运用中也多利用这个原理进行混合菌群的生物降解。一些好样细菌还可以对芳香胺进行脱色和矿化, 但对染料的分子具有高度的专一性, 只有与厌氧细菌处理相结合使用。细菌厌氧和好痒组合技术在当前的合成染料污水处理中得到了一定范围的运用, 但由于对细菌降解染料分子的原理了解不够, 在实际的使用中效果不稳定。

2.3 酵母菌和藻类的生物降解作用

酵母菌和藻类对合成染料的生物降解作用, 目前的研究和而运用还不太广泛。酵母菌相对于真菌和细菌的污水处理来说, 速度较慢, 但对环境的耐受性较强。酵母菌的表面积、结构和形态, 决定的它具有一定的与染料分子结合的作用, 其具有的吸附基团如氨基、磷酸基等对染料具有一定的特异性和亲和力。藻类进程染料的生物降解, 主要是一种经过灭活的盐泽螺旋藻, 对染料分子具有很好的吸附作用。

3 合成染料生物降解的影响因素

对微生物进行合成染料生物降解的机制和影响因素进行研究, 可以实现对降解过程的有限控制, 实现做大的讲解效果。由于各种细菌或者真菌的反应机制各不相同, 且目前的研究不足, 但可以确定的是, 微生物进行合成燃料的生物降解, 受到外界环境如温度、含氧量、染料浓度和PH值等几个条件的影响很大。如温度可以影响酶的活性, 温度过高或者过低都会导致酶的反应速度降低, 酶反应在适中的温度时达到最大, 不同的微生物对温度的要求不同, 如酵母菌在30℃时反应做快。PH值也对反应的影响很大, 一般情况下酵母菌和真菌在酸性环境下效果更好, 细菌在碱性或者中性环境下效果最好。

4 总结

合成染料的污水, 具有有机、成分复杂、毒性大、浓度大和色度深等特点, 是污水处理的难点。生物降解处理法是在技术发展的基础上出现的新型处理方法, 相对于传统的物理化学法具有成本低、效率高和绿色环保等优点。但其研究和运用还不成熟, 需要在实际工作中不断总结和改进, 以发挥其最大的效果。

参考文献

[1]陈跃.染料废水处理技术及研究趋势[J].黄石理工学院学报, 2011 (01) [1]陈跃.染料废水处理技术及研究趋势[J].黄石理工学院学报, 2011 (01)