论文《应用表面活性剂消除静电》奖励30分。3000字限1天半
关键词:生物表面活性剂修复重金属多环芳烃
生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养代谢过程中分泌的具有表面活性的代谢产物。与化学合成的表面活性剂相比，生物表面活性剂具有许多独特的性质，如结构多样性、可生物降解性、广泛的生物活性和环境温和性。
表1生物表面活性剂的种类及其产生菌
生物表面活性剂
生产细菌
海藻糖酯
石蜡节杆菌
棒状杆菌属。
红平红球菌
鼠李糖脂
绿脓杆菌(绿脓杆菌)
槐树糖脂
解脂念珠菌和铃蟾球拟酵母。
葡萄糖、果糖、蔗糖酯
棒状杆菌属。
红平红球菌..红平)
纤维素二糖酯
玉米黑粉菌
脂多糖
醋酸钙不动杆菌rag 1
假单胞菌属。
脂肽
枯草杆菌(枯草芽孢杆菌)
地衣芽孢杆菌和荧光假单胞菌。
鸟氨酸、赖氨酸、肽
氧化硫硫杆菌
斯基亚链霉菌
蜡样葡糖杆菌
磷脂
T.氧化硫
脂肪酸
兔棒状杆菌
石蜡节杆菌
2生物表面活性剂的生产
目前，生物表面活性剂有两种生产方法:微生物发酵法和酶法。
发酵生产时，生物表面活性剂的种类和产量主要取决于生产菌的种类、生长阶段、碳基质的性质、培养基中N、P和金属离子Mg2+和Fe2+的浓度以及培养条件(pH、温度、搅拌速度等。).例如，Davis等人[5]发现，在耗尽溶解氧和有限氮的条件下，可以获得最大浓度的沙凡汀(439.0 mg/L)。北本等人[6]使用南极假丝酵母的静息细胞来生产甘露糖赤藓糖醇。优化培养条件后，最高产量可达140 g/L。发酵法生产生物表面活性剂具有生产成本低、品种多、工艺简单等优点，便于大规模工业化生产，但产品分离纯化成本高。
与微生物发酵相比，酶法合成的表面活性剂分子大多结构相对简单，但也具有优异的表面活性。其优点是提取成本低，二级结构改造方便，易于纯化，固定化酶可重复使用，酶法合成的表面活性剂可用于生产高附加值产品，如药物成分。虽然目前酶制剂成本较高，但通过基因工程技术增强酶的稳定性和活性，有望降低其生产成本。
3生物表面活性剂的提取
发酵产物的提取(也称下游处理)约占总生产成本的60%，是生物表面活性剂产品商业化的一大障碍。生物表面活性剂的最佳提取方法因发酵操作及其理化性质而异。其中，溶剂萃取是最常用的提取方法。如Kuyukina等[7]用甲基叔丁基醚提取红球菌产生的生物表面活性剂，可获得较高的产量10 mg/L，超滤是提取生物表面活性剂的一种新方法。林等[8]用截留分子量为30000 Da的超滤膜从枯草芽孢杆菌发酵液中提取脂肽生物表面活性剂莎凡提素，得率为95%。Mattei等人设计了一套连续提取生物表面活性剂的装置。产品可通过切向流过滤连续提取，产率高达3 g/L[1]。可与连续发酵生产相匹配的产品提取方法有泡沫分离法、离子交换树脂法等。Davis等[9]采用泡沫分离法连续提取枯草芽孢杆菌产生的沙凡汀，产率达到71.4%。鼠李糖脂的提取工艺是通过离心过滤去除细胞，然后通过吸附层析在Amberlite XAD-2树脂上浓缩鼠李糖脂，再通过离子交换层析纯化。最后通过蒸发和冷冻干燥可以得到纯度为90%的成品，收率为60%[2]。
生物表面活性剂在环境工程中的应用
许多化学合成的表面活性剂因其难降解、有毒和在生态系统中积累的特性而破坏生态环境。相比之下，生物表面活性剂因其易生物降解、对生态环境无毒的特点，更适合于环境工程中的污染控制。例如，它可以用作浮选捕收剂，在废水处理过程中吸引带电的胶体颗粒，以去除有毒的金属离子和修复被有机物和重金属污染的场地。
4.1在废水处理过程中的应用
用生物法处理废水时，重金属离子往往会抑制或毒害活性污泥中的微生物菌群。因此，用生物法处理含重金属离子的废水时，预处理是必要的。目前常用氢氧化物沉淀法去除废水中的重金属离子，但其沉淀效率受到氢氧化物溶解度的限制，应用效果不理想。当采用浮选法进行废水预处理时，由于使用的浮选捕收剂(如化学合成的表面活性剂十二烷基磺酸钠)在后续处理过程中难以降解，容易产生二次污染，往往受到限制。因此，有必要开发可生物降解、无毒的替代品，而生物表面活性剂恰恰具有这一优势。然而，国内外在这方面的应用研究很少，而且是最近才报道的。Zouboulis等人[10]研究了以生物表面活性剂为捕收剂去除工业废水中广泛存在的两种有毒金属离子:Cr4 ++和Zn2 ++的问题。结果表明，Savantin和地衣芽孢杆菌都能很好地分离αFeO(OH)或Cr4++与FeCl3？6H2O形成的螯合物大大提高了Cr4+的去除率(50 mg/L)，几乎达到100%。在pH 6时，螯合物中Zn2+(50 mg/L)的去除率高达96%，但在相同条件下，地衣芽孢杆菌的处理效果不明显，去除率在50%左右。