张兵

摘 要：文章主要从生物表面活性剂的概念、特性与特点三个方面，对表面活性剂展开了相应的论述，并探讨了生物表面活性剂的生产与提取，最后展开了对生物表面活性剂在环境生物工程中的应用研究，希望有所裨益。

关键词：生物表面活性剂；环境生物工程；应用

很多化学表面活性剂表面性质优良，但往往使用成本较高、用量大，且容易对环境造成二次污染。随着人类环保意识的增强以及现代生物技术的进步，生物表面活性剂工业的发展受到了极大的推动，发展越来越迅速，并有逐步取代化学合成表面活性剂的趋势。生物表面活性剂因其众多优点越来越受重视，在石油等有机溶剂污染、重金属污染及土壤和水体修复方面具有很好的应用价值，对于生物表面活性剂在环境工程应用方面的研究也不断深入。

1生物表面活性剂概述

1.1概念

生物表面活性剂主要的组成因子为表面活性分子，这些表面活性分子是由微生物合成的。在对微生物进行培养的过程中，微生物代谢会产生部分具有一定表/界面活性，集亲水基和疏水基结构于一分子内部的两亲化合物，将其称为生物表面活性剂。随着生物技术的发展和进步，生物表面活性剂在石油开采、环保、食品加工等方面逐渐得到广泛应用。

1.2性能

对于生物表面活性剂而言，其具有比较强的热稳定性，同时其化学稳定性也比较好。比如，地衣芽孢杆菌所产生的脂肽在75℃的环境下能够坚持140个小时。而部分活性剂耐强酸与强碱，如0.0-D-海藻糖-6-棒杆霉菌酸脂，其在O.lmol/L盐酸内浸泡70小时后，就会有十分之一的糖脂被降解。总之，生物表面活性剂自身具有生理、药理、免疫功能，原料来源广泛，生产工艺简单，常温下能够发生反应。最为重要的是，生物表面活性剂用量少，没有毒性，可以完全降解，对周围环境不会造成污染和破坏。正是由于具有上述多方面的性能和特征，因而越来越受到人们重视，在环境工程的应用愈加广泛。

1.3生物表面活性剂特点

相比于传统的化学合成表面活性剂来说，生物表面活性剂的特点主要表现在如下几点：第一，表面张力与界面张力比较低；第二，耐温性。对于部分生物表面活性剂而言，其在90℃的环境下依然具有表面活性；第三，耐盐性。盐溶液内不容易出现盐析的现象；第四，可生物降解性。生物表面活性剂在水体和土壤中容易降解；第五，环境友好性不对环境产生污染和破坏仁可原位合成因而可以大大降低使用成本吕生产工艺简单常温常压下即可发生反应；第六，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。

2生物表面活性剂的生产与提取

2.1生物表面活性剂的生产

现如今，在对生物表面活性剂进行生产的过程中，通常采取的方法主要有两种，分别为微生物发酵法与酶法。利用发酵法生产生物表面活性剂时，生物表面活性剂的类型与产量与生产菌的类型与生长阶段具有直接的关系，同时还和碳基质的性质，培养基中N、P和金属离子Mgt+、Fe2+的浓度以及培养条件有关。相比于微生物发酵法，采用酶法制成的表面活性剂分子大部分为一些结构较为简单的分子，但是其在使用的时候同样能够促进活性剂的表面活性增加，其主要的优点在与在生产的过程提取费用少，对各种产品的改良措施较多，并且能够及时的针对其中存在的各种问题进行分析，提出合理有效的控制措施和方法。尽管现阶段酶制剂成本较高，但通过基因工程技术增强酶的稳定性与活性，有望降低其生产成本。

2.2生物表面活性剂的提取

在实际提取发酵产物的过程中，即对下游进行处理，其中所耗用的支出费用占总费用的60%，其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。生物表面活性剂中的生物最佳发酵的过程中进行提取操作的方法，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，利用甲基一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lOmg。

3生物表面活性剂在环境生物工程中的应用

生物表面活性剂在环境生物工程中的许多方面都具有一定的用处，在实际生活与生产中，其主要在应用于环境生物工程的如下几个方面，详见图1。

3.1含油的污泥的处理

对于一些石油企业来说，其在实际运行的过程中经常会因为操作不合理而使得污泥中含有油。对于这类污泥来说，其中含有很多的烃类物质，这些烃类物质具有比较大的毒性，所以其对微生物的影响非常大。在利用微生物对含油的污泥进行处理时，开始的时候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，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。

3.2重金属去除

对于被油污染的土壤来说，其内含有非常多的重金属，若不对其加以处理，就会引发环境污染问题，对农作物的生长产生制约作用。通过相关的研究得知，使用表面活性生物化学物质、鼠李糖脂、槐糖脂的洗涤液对土壤进行冲洗，可以将其中含有的锌去除，同时还可以将土壤内的有机态铜去除。部分研究中使用皂角普去除粘土、沙土、有机质土壤、垃圾焚烧灰中的重金属，并且效果良好。另外，还可以利用生物表面活性剂去除废水中的金属离子。例如，用吸附一浮选法除去工业废水锌离子，用活性剂的茶皂素浮选去除废水中的镐离子，不仅操作工艺简单，而且能取得良好的金属离子去除效果。

3.3生物修复

在自然界内，生物起着十分重要的作用。生物能够促使有机物进行降解，使生物环境更快地被修复。在实际工作的过程中，为了实现生物修复的目标，就能够直接通过使用发酵液的方法来进行修复。通过这种措施的有效应用不仅可以降低产品纯化成本还能降低分离提取表面活性剂的成本处理效果佳成本低对整个生物修复工作产生重要影响，也有着较为广阔的应用前景冷后在實际工作中必将得到更为广泛的应用。

3.4有机物降解

为了将土壤内有机污染物去除，就需要在对土壤进行处理时应添加生物表面活性剂，可以使污染物分散、增溶以及乳化，同时还能够提升土壤生物的可利用性，以让土壤内的生物更快降解。特别是土壤在被石油污染后，在其中加入生物表面活性剂就会起到非常好的处理效果。有研究表明，采用铜绿假单胞菌合成的生物表面活性剂海藻糖脂在原油污染处理过程中能提高原油污染降解速度。另外，在土壤微生物体系中加入生物表面活性剂，能缩短油类降解时间，提高降解效果。

总的来说，生物表面活性剂以其自身的特征，能够在生物环境工程起到非常重要的作用。其中，生物表面活性剂在含油的污泥的处理、重金属去除、生物修复以及有机物降解方面的应用比较多，并起到了非常显著的效果。

参考文献：

[1]周素蕾，王红武，马鲁铭.生物表面活性剂及其在环境工程中的应用[J].水处理技术，2009，3511：33-36+44.