微生物絮凝劑研究現(xiàn)狀綜述

摘 要：微生物絮凝劑是一類(lèi)具有良好生物降解性、安全性和環(huán)境友好性的水處理劑。本文對(duì)近些年來(lái)關(guān)于微生物絮凝劑的研究進(jìn)行了簡(jiǎn)要綜述。首先對(duì)微生物絮凝劑的種類(lèi)和絮凝機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)述，接著概述了微生物絮凝劑的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀，最后提出了微生物絮凝劑存在的問(wèn)題以及今后的研究方向，為今后污水處理的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：微生物絮凝劑;作用機(jī)理;應(yīng)用現(xiàn)狀

廢水處理過(guò)程中常規(guī)絮凝劑的使用帶來(lái)的二次污染已經(jīng)被人們認(rèn)識(shí)到，無(wú)機(jī)絮凝劑的毒性、有機(jī)絮凝劑的三致效應(yīng)和難降解性都迫使我們開(kāi)發(fā)新型無(wú)污染的絮凝劑。在環(huán)境保護(hù)需求日益提高的背景下，可降解、高效、無(wú)毒的微生物絮凝劑的廣泛應(yīng)用將成為必然。

一、微生物絮凝劑的種類(lèi)

微生物絮凝劑是微生物本身及其在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的具有絮凝作用的代謝產(chǎn)物，主要分為3類(lèi)：①微生物細(xì)胞作為絮凝劑②微生物細(xì)胞壁成分作為絮凝劑③微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)物作為絮凝劑[1]。

二、微生物絮凝劑的作用機(jī)理

關(guān)于微生物絮凝劑的機(jī)理有很多假說(shuō)，其中具有代表性的包括：Butterfield 粘質(zhì)假說(shuō)、莢膜理論、吸附架橋理論等[2]。目前最受認(rèn)可的是吸附架橋理論。

微生物絮凝劑大分子鏈上通常含有大量羧基、羥基、氨基等活性基團(tuán)，這些帶電基團(tuán)和顆粒間通過(guò)電中和、氫鍵等作用，使絮凝劑和懸浮顆粒吸附在一起。當(dāng)顆粒間的排斥力小于鏈長(zhǎng)范圍時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生架橋作用，形成的絮體在下降過(guò)程中網(wǎng)捕和卷掃其他的懸浮顆粒，實(shí)現(xiàn)固體顆粒和溶液分離[3]。

三、微生物絮凝劑的應(yīng)用

（一）重金屬?gòu)U水

重金屬?gòu)U水中含有超標(biāo)的鎘、鎳、汞等重金屬元素，進(jìn)入環(huán)境后會(huì)積累并通過(guò)食物鏈傳遞[4]。研究表明，具有豐富官能團(tuán)的微生物絮凝劑能有效地富集重金屬離子。覃敏杰[5]從受鉛鋅污染的土壤中分離出絮凝菌，主要成分為多糖61.23%和蛋白質(zhì)28.24%，絮凝率可達(dá)86.81%，對(duì)鉛鋅的去除率遠(yuǎn)高于化學(xué)絮凝劑，絮凝機(jī)理主要為吸附架橋和電中和作用。徐宏亮等[6]從農(nóng)場(chǎng)畜禽糞便中篩選并分離出絮凝菌 MBF-I3，因含有大量羥基、羧基和磷酸基團(tuán)，對(duì)Pb2+吸附效果很好，主要以吸附架橋和化學(xué)吸附為主，兼有網(wǎng)捕作用。

（二）抗生素廢水

抗生素廢水具有色度高、難降解、有害成分多等難處理的問(wèn)題，排放入環(huán)境中，殘留的抗生素會(huì)影響人類(lèi)的生存環(huán)境，造成極大危害。蘇舟[7]發(fā)現(xiàn)磁性微生物絮凝劑對(duì)低濃度磺胺類(lèi)抗生素廢水的處理效果較好，最高對(duì)SMX的去除率可達(dá)89.14%，吸附過(guò)程以化學(xué)吸附為主，羥基與羧基起主要作用。皮姍姍[8]用克雷伯氏菌產(chǎn)生的絮凝劑MFX處理低濃度的四環(huán)素污水，使用MFX 60mg/L，在pH為8的條件下，對(duì)四環(huán)素的去除率為71.68%，經(jīng)響應(yīng)面優(yōu)化去除效率可達(dá)81.43%。吸附過(guò)程以化學(xué)吸附作用為主，羥基是主要吸附位點(diǎn)。

（三）對(duì)生活污水的處理

生活污水所含的污染物主要是有機(jī)物和病原生物。其中的有機(jī)物極不穩(wěn)定，易腐化產(chǎn)生惡臭。細(xì)菌和病原體以生活污水中有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)而大量繁殖，可導(dǎo)致傳染病蔓延流行[9]。郭育濤等[11]用從污水處理廠的活性污泥中分離出的MBF-NIII2為原料，在堿的催化下合成季銨型陽(yáng)離子絮凝劑CMBF-NIII2，對(duì)生活污水的絮凝率最高可以達(dá)到91.5%。

四、結(jié)語(yǔ)及展望

微生物絮凝劑作為新興的水處理劑，在實(shí)際的生產(chǎn)和使用過(guò)程中還有一定的局限性。微生物細(xì)胞培養(yǎng)的條件未能掌握，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)物種類(lèi)繁多，不能區(qū)分具有絮凝效果的物質(zhì);微生物絮凝劑多是液態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物，不易儲(chǔ)存;絮凝篩選工作多是用高嶺懸濁液進(jìn)行的，效率低且易有誤差。針對(duì)微生物絮凝劑存在的這些問(wèn)題，可從以下幾方面進(jìn)一步研究：

（1）降低微生物絮凝劑的生產(chǎn)成本，尋找廉價(jià)的替代培養(yǎng)基，可以嘗試?yán)煤瑺I(yíng)養(yǎng)源豐富的有機(jī)廢水作為新型培養(yǎng)基，以降低生產(chǎn)成本，為實(shí)現(xiàn)微生物絮凝技術(shù)的工業(yè)化創(chuàng)造條件。

（2）對(duì)微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理進(jìn)行深入研究，根據(jù)已有的絮凝機(jī)理對(duì)不同種類(lèi)廢水的處理效果進(jìn)行分析，對(duì)比并探尋其規(guī)律，以指導(dǎo)開(kāi)發(fā)出更具有針對(duì)性的新型高效微生物絮凝劑。

（3）通過(guò)復(fù)合的方法來(lái)彌補(bǔ)單一微生物絮凝劑在不同環(huán)境條件下的使用限制，提高微生物絮凝劑的絮凝效果和穩(wěn)定性;或者利用特定的載體，抵抗外界不良環(huán)境的沖擊，使其在指定的時(shí)期和作用場(chǎng)所發(fā)揮效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]許瓊，毛晨鵬，周芯.水處理中絮凝劑的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 黑龍江科學(xué)，2017，8（24）：172-173.

[2]李立欣，劉婉萌，馬放.復(fù)合型微生物絮凝劑研究進(jìn)展[J]化工學(xué)報(bào)，2018，69（10）：4139-4147.

[3]于榮麗，孫麗娜，孫鐵珩.微生物絮凝劑絮凝機(jī)理的研究概況及例證[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，12 （1） ： 24-26.

[4]Wei W，Wang Q，Li A，et al.Biosorption of Pb （II） from aqueous solution by extracellular polymeric substances extracted fromKlebsiellasp.J1：Adsorption behavior and mechanism assessment：[J].Scientific Reports，2016.

[5]覃敏杰.鉛鋅-Chryseobacterium sp.絮凝劑的制備及其特性研究[D]桂林理工大學(xué)，2018.

[6]徐宏亮.微生物絮凝劑的結(jié)構(gòu)特征與作用機(jī)理研究[D].重慶大學(xué)，2007.

[7]蘇舟.微生物絮凝劑吸附水中磺胺類(lèi)抗生素的效能及機(jī)制[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.

[8]皮姍姍.微生物絮凝劑及磁性微生物絮凝劑去除四環(huán)素的效能研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.

[9]Yang J，Wei W，Pi S，et al.Competitive adsorption of heavy metals by extracellularpolymeric substances extracted from Klebsiella sp.J1[J].Bioresource Technology，2015，196：533-539.

[10]郭育濤，齊亮子，聶紅云，聶麥茜，肖芬.陽(yáng)離子化克雷伯氏菌絮凝劑CMBF-NIII2在生活污水中的應(yīng)用[J].環(huán)境化學(xué)，2019，38（3）：607-614.

作者簡(jiǎn)介：

馬綦鎮(zhèn)（1996.06.22-），男，漢族，遼寧省大連市，碩士，生物絮凝劑。