吸附固定化技術(shù)在環(huán)境污染治理中的研究進(jìn)展

耿東穎

摘 要：城市的環(huán)境直接影響居民的健康，而很多經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)比較高的城市都存在著各種程度相對(duì)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，大部分環(huán)境污染問(wèn)題都是由工業(yè)生產(chǎn)以及日常性的污染行為造成的，無(wú)論對(duì)待哪一種環(huán)境污染問(wèn)題，相關(guān)人員都必須要將治理工作做好，借此來(lái)減輕環(huán)境污染問(wèn)題的強(qiáng)度。在治理環(huán)境污染的可應(yīng)用技術(shù)之中，吸附固定化技術(shù)能夠發(fā)揮出比較好的應(yīng)用效果，本文對(duì)這種治理環(huán)境的技術(shù)研究情況進(jìn)行展示。

關(guān)鍵詞：吸附固定化技術(shù)；環(huán)境污染；治理；研究進(jìn)展

針對(duì)現(xiàn)代化城市開展環(huán)境治理工作時(shí)，治理人員首先需要明確具體的環(huán)境問(wèn)題，再選定合適且有效的技術(shù)手段進(jìn)行治理。在面對(duì)水污染這一問(wèn)題時(shí)，很多治理人員都會(huì)優(yōu)先選擇固定化的治理技術(shù)，通過(guò)微生物來(lái)給工業(yè)廢水施加生物處理，這種技術(shù)在保護(hù)水環(huán)境的工作中發(fā)揮著極為重要的作用。在治理水環(huán)境存在的污染問(wèn)題時(shí)，工作人員可以將這種方法與其他的治理方法結(jié)合應(yīng)用，確保治理效果。本文對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)人士在近幾年的研究成果加以展示與講解。

1 吸附固定化技術(shù)概述

固定化技術(shù)在各種環(huán)境問(wèn)題治理工作中均發(fā)揮著極為重要的作用，通過(guò)物理或者化學(xué)方法可以將處于游離狀態(tài)的酶或者微生物有效分離，在一定的活性影響之下，這種技術(shù)可以被反復(fù)應(yīng)用，這種方法能夠?qū)⑽⑸锏拿芏瘸浞衷黾樱⑸锏乃偈室材鼙唤档?，降解速率也能夠被充分提升。在固定化的微生物的技術(shù)系統(tǒng)之中，可選用的具體方法包括吸附法、交聯(lián)法與包埋法三種，這三種技術(shù)極具差異性，包埋法應(yīng)用成本高，使用過(guò)程極為復(fù)雜，同時(shí)不能再生，而交聯(lián)法會(huì)增大活性損失，同時(shí)應(yīng)用的交聯(lián)劑的價(jià)格也比較昂貴，降解效率也不高。而本文著重研究的吸附法可以對(duì)微生物的分子與靜電力與有效利用，使微生物附著在附加劑上，載體與微生物之間具有比較弱的結(jié)合力，極為容易實(shí)現(xiàn)菌體脫離的應(yīng)用目的，更為重要的是這種方法不需要經(jīng)過(guò)比較復(fù)雜的治理過(guò)程，不需要消耗過(guò)高的環(huán)境治理成本，其載體也能夠?qū)崿F(xiàn)再生。

固定化中吸附法可分為物理吸附和離子吸附。物理吸附是使用具有高吸附能力的物質(zhì)，如話性炭、陶粒等吸附劑，將微生物吸附在表面固定化。離子吸附是利用微生物在解高狀態(tài)下離子健合作用而固定于帶有相反電荷的離子交換劑上，常見的離子交換劑有DEAE-纖維素、CM-纖維來(lái)等。吸附法固定化微生物機(jī)理主要為目標(biāo)菌種表面與載體表面的：靜電作用、氫鍵、疏水作用和π電子親和力等作用、分子間作用力。在吸附固定化過(guò)程中，幾種機(jī)理可能同時(shí)發(fā)生，但以某一種吸附機(jī)理為主。

2 當(dāng)前研究情況分析

以下對(duì)吸附固定法之中應(yīng)用的主要載體材料進(jìn)行分析，以此明確該處理技術(shù)的研究狀況：

2.1 無(wú)機(jī)載體分析

無(wú)機(jī)載體最為顯著的特點(diǎn)就是使用時(shí)間長(zhǎng)、成本偏低、穩(wěn)定性極好且具有極高的機(jī)械強(qiáng)度，屬于實(shí)用性的無(wú)機(jī)載體，在吸附處理法之中比較常見。

一般是借助吸附方法來(lái)制備固定化顆粒，或經(jīng)小分子化學(xué)改性以共價(jià)鍵合方式制備固定化顆粒。但缺點(diǎn)是無(wú)機(jī)載體的結(jié)構(gòu)不易調(diào)控，影響傳質(zhì)且鍵合酶的能力差，但可與傳統(tǒng)有機(jī)聚合物載體材料形成互補(bǔ)體系。SU等以蛭石為載體，吸附固定毛霉及芽抱桿菌，用于降解上壤中的苯井[a]芘。4d內(nèi)，革州[a]芘的降解率高達(dá)95.3%.而游離菌組的陳解率儀為79.6%，Balfanz等用粘士吸附固定的產(chǎn)破桿菌，提高了土壤中對(duì)氯苯粉的降解速率。劉幽燕等利用本堿桿菌降氛，以沸石為載體進(jìn)行吸附法固定化，降解率能達(dá)到90%。周林成用普通陶粒吸附固定化微生物單級(jí)去除工業(yè)污水中CODCrCODCr去除率達(dá)91.1%。烏日娜用聚乙烯亞胺涂覆改性漿料纖維為載體，利用離子吸附法固定化果膠酸處理造紙廢水。比游離酶有更寬的PH和溫度適用范圍，具有更好的穩(wěn)定性和更高的催化分解速率。

2.2 有機(jī)載體分析

在吸附法固定化中，天然生物質(zhì)材料經(jīng)濟(jì)、無(wú)毒，可提供微生物生長(zhǎng)所需碳源等養(yǎng)分，比表面積大，孔比容積大，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定易化學(xué)改性，修飾表面，大幅改善載體的生物相容性，提高對(duì)酶和微生物的親和力，提供有利于微生物生長(zhǎng)及其表面酶促反應(yīng)微環(huán)境，從而得到理想固定化材料。因此，近來(lái)有機(jī)載體主要是生物質(zhì)材料在廢水處理中得到較多的研究和應(yīng)用。直接以天然生物質(zhì)材料作為載體，吸附能力較弱，載體和細(xì)胞易脫落。周珊等人以竹炭為載體，用吸附法將硝化閑反硝化菌等微生物固定在竹炭上，系統(tǒng)中可發(fā)生同時(shí)硝化反硝化作用氨氮去除率可達(dá)70%以上。

謝冬瑾以稻草粉末、棉花稈粉木木屑、麥稈粉術(shù)、花生殼粉末等為載體，采用吸附法固定白腐真菌降解焦化廢水，3天COD去除率可達(dá)84.89%粉類的去除率達(dá)70.38%盧永以玉米芯為載體，采用吸附法制備固定化菌劑進(jìn)行除油研究，玉米芯固定化微生物的除油率為47.6%～50.7%，高于相應(yīng)生物炭的除油率43.5%。對(duì)天然生物質(zhì)材料進(jìn)行表面修飾，結(jié)合力增強(qiáng)，穩(wěn)定性增高，但細(xì)胞易降低話性。張秀霞等人采用酸性氧化改性的生物秸（XMG）為載體制各固定化微生物用于石油污染土壤的修復(fù)，微生物的吸附

2.3 復(fù)合載體分析

前文對(duì)于吸附固化方法中的無(wú)機(jī)載體與有機(jī)載體的研究情況進(jìn)行了闡述，兩種載體各有優(yōu)缺點(diǎn)，能夠被應(yīng)用到存在不同的污染問(wèn)題的水環(huán)境之中，而研究人員對(duì)兩種載體進(jìn)行了結(jié)合性的研究，開發(fā)出了復(fù)合型的載體，這種載體可以自行形成互補(bǔ)系統(tǒng)，其在固化研究領(lǐng)域之中有極為樂(lè)觀的前景，有學(xué)者在消除水環(huán)境之中的COD物質(zhì)時(shí)，會(huì)應(yīng)用固定化活性污泥，其主要的載體材料包括殼聚糖與海藻酸鈉，同時(shí)結(jié)合了硅藻土、活性炭等材料，確保復(fù)合載體的應(yīng)用合理性。

這種復(fù)合型載體也存在一定的應(yīng)用問(wèn)題，其選材工作比較精細(xì)，對(duì)于治理操作的要求也比較多，材料制備成本也相對(duì)偏高，載體與吸附法細(xì)胞之間的結(jié)合力度比較弱，載體會(huì)出現(xiàn)頻繁再生的情況，因此這種復(fù)合型的載體在本文介紹的吸附法之中應(yīng)用的比較少，而在包埋法與交聯(lián)法之中與應(yīng)用的反而比較多。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文的研究?jī)?nèi)容為環(huán)境治理技術(shù)，主要對(duì)吸附固定化治理技術(shù)進(jìn)行了分析，這種技術(shù)之所以會(huì)被頻繁應(yīng)用于治理水環(huán)境的工作之中，不僅僅是因?yàn)槠渲委熜Ч容^徹底，同時(shí)還是因?yàn)樵摲N技術(shù)應(yīng)用方式極為簡(jiǎn)單，相比其他高成本的治理技術(shù)，這種治理技術(shù)還具有經(jīng)濟(jì)化的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是其在我國(guó)的工業(yè)廢水治理工作中的應(yīng)用時(shí)間還比較短，因此不成熟之處也比較明顯，甚至應(yīng)用不當(dāng)時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)二次污染的問(wèn)題，因此在改進(jìn)這種水環(huán)境治理技術(shù)時(shí)，可以針對(duì)其現(xiàn)有的缺陷確定改進(jìn)方向。

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