生物產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

1、生物產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生物產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 12級(jí)生物工程1班 張超 166740012微生物絮凝劑微生物絮凝劑 微生物絮凝劑的研究背景微生物絮凝劑的概念微生物絮凝劑的種類微生物絮凝劑的研發(fā)史微生物絮凝劑的特點(diǎn)微生物絮凝劑的作用機(jī)理微生物絮凝劑的應(yīng)用微生物絮凝劑的發(fā)展趨勢(shì)微生物絮凝劑的研究背景微生物絮凝劑的研究背景面對(duì)觸目驚心的水質(zhì)面對(duì)觸目驚心的水質(zhì)污染污染, ,就沒(méi)有良好的就沒(méi)有良好的解決辦法嗎？解決辦法嗎？答案是肯定的，下面讓我們進(jìn)入正題：微生物絮凝劑！微生物絮凝劑的概念微生物絮凝劑的概念 微生物絮凝劑是一類由微生物或其分泌物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，它是利用微生物技術(shù)，通過(guò)細(xì)菌、真菌等微生物發(fā)酵、提取、精制而得的，

2、是具有生物分解性和安全性的高效、無(wú)毒、無(wú)二次污染的水處理劑。微生物絮凝劑的種類微生物絮凝劑的種類微生物絮凝劑主要包括：利用微生物細(xì)胞的絮凝劑（如土壤、活性污泥中分離篩選得到的放線菌、細(xì)菌、霉菌、酵母等） 利用微生物細(xì)胞提取物的絮凝劑（如提取酵母細(xì)胞壁得到的蛋白質(zhì)、葡聚糖、甘露聚糖、N-乙酰葡萄糖等）利用微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)生的絮凝劑（微生物細(xì)胞分泌到細(xì)胞外的代謝產(chǎn)物主要是細(xì)菌的莢膜和粘液質(zhì)）和利用克隆技術(shù)所獲得的絮凝劑。 按化學(xué)組成不同可將其分為：糖蛋白、纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸等微生物絮凝劑的研發(fā)史微生物絮凝劑的研發(fā)史 微生物絮凝劑的研究者早就發(fā)現(xiàn)，一些微生物如酵母、細(xì)菌等有細(xì)胞絮凝現(xiàn)象，但一

3、直未對(duì)其產(chǎn)生重視，僅是作為細(xì)胞富集的一種方法。近十幾年來(lái)，細(xì)胞絮凝技術(shù)才作為一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的生物產(chǎn)品分離技術(shù)在連續(xù)發(fā)酵及產(chǎn)品分離中得到廣泛的應(yīng)用。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的具有絮凝功能的高分子有機(jī)物。主要有糖蛋白、粘多糖、纖維素和核酸等。能產(chǎn)生微生物絮凝 劑的微生物種類很多，它們大量存在于土壤、活性污泥和沉積物中。從其來(lái)源看，也屬于天然有機(jī)高分子絮凝劑，因此它具有天然有機(jī)高分子絮凝劑的一切優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，微生物絮凝劑的研究工作已由提純、改性進(jìn)入到利用生物技術(shù)培育、篩選優(yōu)良的菌種，以較低的成本獲得高效的絮凝劑的研究，因此其研究范圍已超越了傳統(tǒng)的天然有機(jī)高分子絮凝劑的研究范疇。 具有分泌絮凝劑能

4、力的微生物稱為絮凝劑產(chǎn)生菌。最早的絮凝劑產(chǎn)生菌是Butterfield從活性污泥中篩選得到。1976年，Nakamura j.等人從霉菌、細(xì)菌、放線菌、酵母菌等菌種中，篩選出19種具有絮凝能力的微生物，其中以醬油曲霉(Aspergillus souae)AJ7002產(chǎn)生的絮凝劑效果最好。1985年，Takagi H等人研究了擬青霉素(Paecilomyces sp.l-1)微生物產(chǎn)生的絮凝劑PF101。PF101對(duì)枯草桿菌、大腸桿菌、啤酒酵母、血紅細(xì)胞、活性污泥、纖維素粉、活性炭、硅藻土、氧化鋁等有良好的絮凝效果。1986年，Kurane等人利用紅平紅球菌 (Rhodococcuserythr

5、opolis)研制成功息生物絮凝劑NOC-1，對(duì)大腸桿菌、酵母、泥漿水、河水、粉煤灰水、活性碳粉水、膨脹污泥、紙漿廢水等均有極好的絮凝和脫色效果，是目前發(fā)現(xiàn)的最好的微生物絮凝劑。微生物絮凝劑的特點(diǎn)微生物絮凝劑的特點(diǎn)消除廢水處理的二次污染 微生物絮凝劑為微生物菌體或菌體外分泌的生物高分子物質(zhì)，屬于天然有機(jī)高分子絮凝劑，它安全無(wú)毒，這已被許多實(shí)驗(yàn)證明。如微生物絮凝劑MBFA9的極毒實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：小白鼠一次性吞食1g/kg的該絮凝劑后，體態(tài)、飲食、運(yùn)動(dòng)等均無(wú)異常反應(yīng)；給小鼠，豚鼠注射RErythropolis的細(xì)胞及培養(yǎng)液，均不致病。微生物絮凝劑既然是微生物的分泌物，自然不會(huì)危害自身，不會(huì)影響水處理

6、效果，且絮凝后的殘?jiān)杀簧锝到?，?duì)環(huán)境無(wú)害，不會(huì)造成二次污染。微生物絮凝劑的特點(diǎn)微生物絮凝劑的特點(diǎn)提高凈化效果 主要是提高對(duì)油、無(wú)機(jī)超微粒子的凈化效果及提高脫色效果。目前的除油方法主要集中于生物除油，一般的化學(xué)絮凝劑在不同程度上，抑制微生物降解作用的會(huì)發(fā)。而微生物的絮凝劑則不同，它不但具備絮凝作用，且有講解性能，可提高油的去除 效 果 。 在 乳 化 液 的 油 水 分 離 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 用Alcaligenues Latus培養(yǎng)物，可以很容易地將棕櫚酸從乳化液中分離出來(lái)，在細(xì)小均一的乳化液中即形成明顯可見(jiàn)的油滴，下層清液的CODcr去除率達(dá)48%，遠(yuǎn)高于無(wú)機(jī)絮凝劑和高分子絮凝劑的效果。微

7、生物絮凝劑的特點(diǎn)微生物絮凝劑的特點(diǎn)微生物絮凝劑價(jià)格較低 主要從兩個(gè)訪民啊考慮：一是微生物絮凝劑為生物菌體或有機(jī)高分子，應(yīng)較化學(xué)絮凝劑便宜。微生物絮凝劑是靠生物發(fā)酵產(chǎn)生的，化學(xué)絮凝劑是人工合成的。從生產(chǎn)所用原材料，生產(chǎn)工藝能源消耗等方面考慮，微生物絮凝劑應(yīng)是經(jīng)濟(jì)的，這一點(diǎn)為國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)同。二是微生物絮凝劑處理技術(shù)總費(fèi)用較化學(xué)絮凝劑處理技術(shù)總費(fèi)用低。一般工業(yè)廢水采用生物處理的技術(shù)費(fèi)用低于化工處理技術(shù)的處理費(fèi)用，前者約是后者的2/3微生物絮凝劑的作用機(jī)理微生物絮凝劑的作用機(jī)理 隨著微生物絮凝劑絮凝機(jī)理研究的不斷深入，研究者對(duì)微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理提出了不同的假說(shuō)。受到眾多研究者認(rèn)可的是橋聯(lián)學(xué)說(shuō)，其包

8、括以下三個(gè)作用。v吸附架橋作用：在離子鍵、氫鍵和范德華力的作用下，水中的微生物絮凝劑可同時(shí)與其周圍較近的多個(gè)懸浮物相結(jié)合形成架橋，從而得到絮體。v電中和作用：當(dāng)微生物絮凝劑所帶電荷符號(hào)與懸浮微粒表面所帶電荷符號(hào)相反時(shí)，在相反電荷的粒子之間則會(huì)發(fā)生電中和作用，這樣可有效減少微生物絮凝劑與懸浮微粒之間的靜電斥力從而增強(qiáng)絮凝吸引力，使得顆粒彼此之間更能充分接近，在絮凝過(guò)程中更容易凝聚在一起。v卷掃作用：在絮凝吸附結(jié)束之后得到的絮體（三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）會(huì)在重力的作用下不斷下沉。由于絮體的結(jié)構(gòu)像一張網(wǎng)，因此會(huì)在下沉的過(guò)程中網(wǎng)捕水中的膠體顆粒而沉降，從而完成微生物絮凝劑絮凝的整個(gè)過(guò)程。微生物絮凝劑的應(yīng)用微生物

9、絮凝劑的應(yīng)用微生物絮凝劑主要成分是微生物菌體或其次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有適用范圍廣、絮凝活性高、安全無(wú)害且易生物降解的特性，因此可廣泛應(yīng)用于給水及污、廢水的處理。微生物絮凝劑的應(yīng)用微生物絮凝劑的應(yīng)用 冷卻水處理藥劑微絮凝的應(yīng)用如果過(guò)濾前對(duì)原水中的膠體進(jìn)行絮凝或混凝處理，可以大幅度地提高介質(zhì)過(guò)濾器效率，使出水的SDI降低到5左右。硫酸鐵和三氯化鐵可以用于對(duì)膠體表面的負(fù)電荷進(jìn)行失穩(wěn)處理，將膠體捕捉到新生態(tài)的氫氧化鐵微小絮狀物上，使用含鋁絮凝劑其原理相似，但因其可能有殘留鋁離子污染問(wèn)題，并不推薦使用，除非使用高分子聚合鋁。迅速的分散和混合絮凝劑十分重要，建議采用靜態(tài)混合器或?qū)⒆⑷朦c(diǎn)設(shè)在增壓泵的吸入段，通常

10、最佳加藥量為10-30mg/L，但應(yīng)針對(duì)具體的項(xiàng)目確定加藥量。為了提高冷卻水處理藥劑混凝劑絮體的強(qiáng)度進(jìn)而改進(jìn)它們的過(guò)濾性能，或促進(jìn)膠體顆粒間的架橋，絮凝劑與混凝劑一起或單獨(dú)使用，絮凝劑為可溶性的高分子有機(jī)化合物，如線性的聚丙烯酰胺，通過(guò)不同的活性功能團(tuán)，它們可能表現(xiàn)為陽(yáng)離子性、陰離子性或中性非離子性?；炷齽┖托跄齽┛赡苤苯踊蜷g接地影響RO膜，間接的影響如它們的反應(yīng)產(chǎn)物形成沉淀并覆蓋在膜面上，例如當(dāng)過(guò)濾器發(fā)生溝流而使混凝劑絮體穿過(guò)濾器并發(fā)生沉淀;當(dāng)使用鐵或鋁混凝劑，但沒(méi)有立即降低pH值時(shí)，在RO階段或因進(jìn)水濃縮誘發(fā)過(guò)飽和現(xiàn)象，就會(huì)出現(xiàn)沉淀，還有在多介質(zhì)濾器后加入化合物也會(huì)產(chǎn)生沉淀反應(yīng)，最常見(jiàn)的是

11、投加阻垢劑，幾乎所有的阻垢劑都是荷負(fù)電的，將會(huì)與水中陽(yáng)離子性的絮凝劑或助凝劑反應(yīng)而污染RO膜。當(dāng)添加的聚合物本身影響膜導(dǎo)致通量的下降，這屬于直接影響。為了消除RO/NF膜直接和間接的影響，陰離子和非離子的絮凝劑比微生物絮凝劑的應(yīng)用微生物絮凝劑的應(yīng)用 微生物絮凝劑高效 、 安 全 、 不 污染 環(huán)境 , 在醫(yī)藥 、 食品 加工 、 發(fā)酵后 處理 、 污 水處 理等眾多領(lǐng)域有很大的應(yīng)用 潛力 。 鑒于 目前的研 究狀況 , 今后 的研究工作可把篩選高效絮凝劑產(chǎn) 生菌 、 尋找產(chǎn)絮凝劑的控制 基 因 , 利 用現(xiàn) 代分 子生物學(xué)技術(shù)把獲得的高效絮凝基 因轉(zhuǎn)化 到一些有一 定可應(yīng) 用 酶 活 或能降解污 染物 的微生物中 , 組建工 程菌 , 找出現(xiàn) 有微生物絮凝劑的最佳應(yīng)用場(chǎng)所等作為研 究方向 。 通過(guò)對(duì)絮凝劑的產(chǎn)生 、 絮凝特點(diǎn) 、 絮凝機(jī)理等方面 的研究使微生物絮凝劑更好 , 更廣泛地應(yīng)用于 生產(chǎn)實(shí)踐。微生物絮凝劑的發(fā)展趨勢(shì) 微生物