环境工程中生物表面活性剂的应用

高超

摘 要 生物表面的天然活性剂产物主要由细菌、酵母或真菌组成，它对淡水、海水以及地球的生态系统的毒性相对其他人工合成表面活性剂较小，由于其相似的化学结构和物理性质，被广泛应用于环境工程中。基于此，本文主要对环境工程中生物表面活性剂的应用进行了探讨。

关键词 环境工程 生物表面活性剂 应用

生物表面活性剂的培养需要具备一定的条件，它主要是通过把微生物不断代谢产生的分泌物作为表面活性材料的主要添加物，生物表面活性剂具有很多产品特征，在使用的过程中，由于自身多样性的特点加上自身具备一定的自然降解性，使得生物表面活性剂对它的性能给予限制并不受环节影响。我国经济的快速发展，促使人们对生物材料的需求不断加大，各行业加强并提高生物表面活性剂的使用价值和使用效率，在一定程度上能够加快生物表面活性材料优势的迅速发展。

一、生物表面活性剂简述

（一）生物表面活性剂的结构

生物表面活性剂属于中性两类分子，极性基团和非极性基团两种分子都可以在其分子结构中找到。在结构方面亲水基团和疏水基团各不相同，前者是由离子或非离子两种形式的单糖、二糖、多糖、羧基、氨基或肽链组成，后者则是由不饱和或饱和以及带羟基的几种脂肪酸组成。亲水和疏水部分对于分子量较大的生物表面活性剂分子可以表现出不同的分子组成，例如：蛋白质、多糖复合物等等。生物表面活性剂的分子层在两相界面进行定向排列，一方面可以减低界面的能量，另一方面对表面的张力也有所减小，一般可以减小到30mN/m。它的这种特性对界面流变学特性以及两相间物质的传递具起到关键性的作用。

（二）生物表面活性剂的优越性

生物表面活性剂相比其他化学合成的表面活性剂具有以下优越性：（1）天然活性产物使其自身在生理、药理和免疫等多方面具有一定功能;（2）经过两者化学结构的对比，生物表面活性剂的化学结构表现为庞杂性，其中单个分子需要的空间更大，为此其临界胶束的浓度相对较低;（3）在原料和生产工艺方面相对简单，无需特殊条件，常温常压下就可发生反应，生活中常见的、易加工的天然物质是生物表面活性剂的主要原料;（4）在生产方面人工合成的活性剂无法对具有特殊结构和大分子进行化学合成，从而误发引入新的化学基团;（5）最为重要的一点是生物表面活性剂在使用上具有环保性，所用剂量少、无毒、自身必备降解性，对环境不会造成破坏和污染。

二、生物表面活性剂的实验室研究步骤

据了解，我国对生物表面活性剂的研究主要是实验室研究，一般来说确定一株表面活性剂菌株需要以下三个步骤：（1）生产。对表面活性剂的菌株的选择实验室一般都是从油烃类疏水性难降解有机物污染的土壤和油泥或者含油废水中进行选择，主要是考虑到活性剂的增溶性和分散作用，能增加难溶烃类化合物在水中以及乳化油类的溶解度。要得到可能含有产表面活性剂的菌种还需要事先对其他菌种进行富集、纯化培养。（2）检验。首先在测定发酵液是否含有表面活性剂之前，分别测定纯化后的微生物菌落发酵液的排油圈、表面张力以及临界胶束浓度;其次，通过显色试验和薄层色谱分析对表面活性剂进行分类，为了进一步对能产表面活性剂菌株的确定，还需要对菌种进行现代分子生物学鉴定。（3）分析。为了选出最优菌株，需要对生物表面活性剂进行乳化性能试验、泡沫性能试验等一系列的性能分析。

三、生物表面活性剂在环境工程中的应用

（一）在废水处理工艺中的应用

通常用生物法进行废水处理之前需要预先对废水中的重金属离子给予处理，以防重金属离子对活性污泥中的微生物菌群产生抑制或毒害现象。据试验显示，用氢氧化物沉淀法去除废水中的重金属离子效果并不理想，主要是氢氧化物的溶解度在一定程度上影响了沉淀效率;由于浮选捕收剂（如化学合成表面活性剂十二烷基磺酸钠）在后续处理过程中很难降解，因此在废水进行预处理时采用浮选法容易产生二次污染被大家所否定。

（二）减少农药污染

生物表面活性剂无毒、无污染，将其推广应用到农业中可以大大减少农药对生态的污染。不仅如此，生物表面活性剂对杀虫剂的均匀分散具有较高的应用价值。其自身的多样性特征可作为配方使其可溶于一些较为难溶有机磷杀虫剂。在杀虫剂硫磷中芽孢标菌的两个菌株可作为稳定乳化剂，他们产生的一种糖脂肽类物质对有机磷杀虫剂中的不相溶的液体可以进行乳化作用，对其他固体有机磷、有机氯杀虫剂以及碳氢化合物三个则表现不出效果。据有调查，铜绿假单孢菌可以产出一种对有毒有机化学物质能溶解的表面活性剂，提高溶解度可以有效地对污物中的六氯联苯进行回收。另外，将枯草芽孢杆菌MTCC2423产的表面活性剂（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，而且还能促使残余的endosulfan进行降解。

（三）油泥预处理

石油属于烃类物质对微生物具有一定的危害性，在石油开采、贮运、炼制以及加工过程中，由于事故、不正常的操作和检修难免造成一些含油污泥，需要预先利用微生物代谢的表面活性剂对油泥进行脱油处理。通过表面活性剂的增溶作用降低强吸附性，从而将有机物从土壤中脱离出来，这种方法在一定程度上不仅减轻了处理的负担，而且使可生物的利用性也得到有效的提高。

四、结束语

生物表面活性剂与化学表面活性剂相比具有一定的优越性，这种新型的表面活性剂被广大工业界和环保界所重视。然而由于其生产成本整体偏高，在应用方面受到一定限制。目前，如何降低生物表面活性剂的生产成本是我们共同关注和研究的问题，生产成本的降低对工业的经济发展具有深远意义。

参考文献：

[1]胡晓明，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）.