酶工程技術(shù)論文(2)
酶工程技術(shù)論文篇二
淺析環(huán)境工程中固定化酶技術(shù)的應(yīng)用
摘要 酶固定化后一般穩(wěn)定性增加，易從反應(yīng)系統(tǒng)中分離，且易于控制，能反復(fù)多次使用。固定化酶是近十余年發(fā)展起來的酶應(yīng)用技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)、化學(xué)分析和醫(yī)藥等方面有誘人的應(yīng)用前景。本文重在探討固定化酶在環(huán)境工程中的應(yīng)用，并對其發(fā)展趨勢作了展望。
關(guān)鍵詞 環(huán)境工程;固定化酶;應(yīng)用
中圖分類號X3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2011)42-0111-01
0 引言
固定化酶的形式多樣，可制成機械性能好的顆粒裝成酶柱用于連續(xù)生產(chǎn);或在反應(yīng)器中進(jìn)行批式攪拌反應(yīng);也可制成酶膜、酶管等應(yīng)用于分析化學(xué)。經(jīng)過多年的發(fā)展在環(huán)境工程領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。
1 固定化酶的研究與發(fā)展
上個世紀(jì)起，固定化酶的研究就已開始了，但將固定化酶引入環(huán)境工程，卻是近幾年的事，固定化酶是從實驗室篩選、培育獲得的活性菌體內(nèi)提取出來的活性較高的酶，再用包埋法將其固定在載體上面，經(jīng)過多道高科技程序制成不溶于水的固態(tài)酶，通過這種方法制得的酶，就是固定化酶。在幾年的發(fā)展之后，固定化酶技術(shù)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，到目前為止，技術(shù)人員通過各種實驗與方法，取得了很多成果，只是，到目前為止，已經(jīng)開發(fā)的固定化酶多限于胞外酶——水解酶類。也有少數(shù)胞內(nèi)酶，但是我們知道酶的作用是用于催化降解的化學(xué)反應(yīng)，需要其中包含許多氧化物，胞外酶中含有很多的氧化物，而胞內(nèi)酶的氧化物則較少，無法滿足環(huán)境工程的需要，所以，在目前環(huán)境工程中，通常使用的都胞外酶，也就是水解酶。固定化酶性能、穩(wěn)定性、降解有機物能力、耐毒性、抗雜菌性及耐沖擊負(fù)荷等也有待進(jìn)一步提高。
2 環(huán)境工程中固定化酶技術(shù)的具體應(yīng)用
2.1 用于有機廢水處理
在環(huán)境工程中，通常用來進(jìn)行污水處理的固定化酶有很多種，常見的固定化酶有辣根過氧化物酶、漆酶、酪氨酸酶等等，這些酶都有一個共同的特點，可以強勢有效的降解有機污水中的毒性非常強的酚類物質(zhì)。這些酶可降解有機廢水中毒性很強的酚類，對于環(huán)境工程的污水處理有很大的幫助。在環(huán)境工程中，技術(shù)人員使用固定化辣根過氧化物酶對含有苯、酚等化學(xué)污染物的污水進(jìn)行有效處理，去除率可以高達(dá)80%，使用了殼聚糖微球固定化辣根過氧化物酶來處理含酚的廢水，去除率也高達(dá)70%。可見酶的去污效果。利用固定化酶去除污水中的雜質(zhì)是一個十分有效的辦法，但是工程實踐中也發(fā)現(xiàn)，有的時候去除效果并不是十分理想，經(jīng)過在投放固定化酶的同時，考察酚濃度對固定化酶去除率的影響，大量的研究表明，當(dāng)污水中酚的濃度低于80mg/L時，酚的去除率達(dá)95%以上，但是，隨著酚濃度的不斷增加，酚的去除率也會逐漸的下降。在另外的實驗中，技術(shù)人員還發(fā)現(xiàn)，利用固定化酶處理受污染水體中的農(nóng)藥成份也非常的有效果，技術(shù)人員通過聚丙烯負(fù)載二氧化鈦膜固定農(nóng)藥降解酶，有效降解農(nóng)藥甲基對硫磷，通過大量的研究數(shù)據(jù)，我們可以看出，甲基對硫磷在30 min內(nèi)降解了70%以上。技術(shù)人員通過大量的研究表明，在酸性的條件下，固定化漆酶對氯苯嘧啶醇具有非常好的降解作用。
2.2 用于環(huán)境污染物的監(jiān)測
在環(huán)境工程中，固定化酶還可以用于對環(huán)境污染物的有效監(jiān)測。隨著各地污染事件的不斷發(fā)生，對各類水體中的每一種有害物質(zhì)進(jìn)行細(xì)致的監(jiān)測越來越有必要。同時，固定化酶技術(shù)還可以實現(xiàn)對水中有毒生物體、有毒污性物體的有效檢測。
3 固定化酶在環(huán)境工程中應(yīng)用的展望
前文所述是目前固定化酶已經(jīng)得到的應(yīng)用，但是技術(shù)人員仍然在開發(fā)固定化酶更多的用途，近期發(fā)現(xiàn)，固定化酶還可以用于污泥的處理。而在普通的環(huán)境工程中，施工人員對污泥的處置方式通常就是簡單的處理后進(jìn)行小面積的填埋，對環(huán)境的威脅很大，且破壞周邊的土壤地質(zhì)，有著很大的環(huán)境風(fēng)險。固定化酶技術(shù)可以用來處理污泥，根據(jù)最新的技術(shù)分析與相關(guān)報道，要想有效實現(xiàn)活性污泥法中剩余污泥的零排放，就可以通過嗜熱溶菌酶溶解法，通過溶解法，不僅可以實現(xiàn)污泥的零排放，還可以有效解決在剩余污泥中接種的嗜熱菌，一舉兩得。除此以外，技術(shù)人員還對VSS、TSS、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的溶解情況進(jìn)行了分類測定，測定的方法就是在不同溫度下查看它們的溶解況，通過測定，技術(shù)人員最終判定嗜熱菌分泌的胞外酶能夠有效促進(jìn)懸浮固體及蛋白質(zhì)的溶解，溶解后產(chǎn)生物質(zhì)也是無害的，所以，利用固定化酶技術(shù)處理剩余污泥一定對固定化酶技術(shù)的發(fā)展有很大的影響。與此同時，固定化酶技術(shù)在清潔生產(chǎn)領(lǐng)域也具有潛在的應(yīng)用價值，技術(shù)人員通過大量的實驗表明，部分固定化酶可以用來清潔環(huán)境工程中大面積表明污染，同時，固定化的木聚糖酶和漆酶還可以用于紙漿漂白，可以避免產(chǎn)生傳統(tǒng)造紙工藝過程中用氯漂白產(chǎn)生的難以生物降解的各類氯代有機物。
4 結(jié)論
在現(xiàn)代環(huán)境工程中，固定化酶的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，污染監(jiān)測、廢水處理等都會用到固定化酶的技術(shù)。但是，固定化酶的技術(shù)仍然存著一系列的問題，比如成本較高、酶的分離純化非常復(fù)雜等等，所以該項技術(shù)仍然需要得到進(jìn)一步的改良與完善。伴隨著科技的不斷發(fā)展，越來越多的新型載體材料以及一些重要的固定化酶不斷的被開發(fā)出來，這些材料、固定化酶的開發(fā)，對環(huán)境工程的治理有著非常的重要的作用。并且，相關(guān)技術(shù)人員還在不斷在開發(fā)固定化酶在環(huán)境工程中新的用途，隨著高級固定化方法的廣泛應(yīng)用以及無載體固定化酶的興起，相信在未來的環(huán)境工程中，固定化酶技術(shù)的應(yīng)用會越來越廣泛，作用也會越來越大。
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