酶工程技術論文(2)
酶工程技術論文篇二
淺析環(huán)境工程中固定化酶技術的應用
摘要 酶固定化后一般穩(wěn)定性增加，易從反應系統(tǒng)中分離，且易于控制，能反復多次使用。固定化酶是近十余年發(fā)展起來的酶應用技術，在工業(yè)生產、化學分析和醫(yī)藥等方面有誘人的應用前景。本文重在探討固定化酶在環(huán)境工程中的應用，并對其發(fā)展趨勢作了展望。
關鍵詞 環(huán)境工程;固定化酶;應用
中圖分類號X3 文獻標識碼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;或在反應器中進行批式攪拌反應;也可制成酶膜、酶管等應用于分析化學。經過多年的發(fā)展在環(huán)境工程領域也得到了廣泛的應用。
1 固定化酶的研究與發(fā)展
上個世紀起，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，固定化酶技術已經得到了很大的發(fā)展，到目前為止，技術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，已經開發(fā)的固定化酶多限于胞外酶——水解酶類。也有少數胞內酶，但是我們知道酶的作用是用于催化降解的化學反應，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荷等也有待進一步提高。
2 環(huán)境工程中固定化酶技術的具體應用
2.1 用于有機廢水處理
在環(huán)境工程中，通常用來進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。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，技術人員使用固定化辣根過氧化物酶對含有苯、酚等化學污染物的污水進行有效處理，去除率可以高達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70%?？梢娒傅娜ノ坌Ч?。利用固定化酶去除污水中的雜質是一個十分有效的辦法，但是工程實踐中也發(fā)現，有的時候去除效果并不是十分理想，經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，當污水中酚的濃度低于80mg/L時，酚的去除率達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，技術人員還發(fā)現，利用固定化酶處理受污染水體中的農藥成份也非常的有效果，技術人員通過聚丙烯負載二氧化鈦膜固定農藥降解酶，有效降解農藥甲基對硫磷，通過大量的研究數據，我們可以看出，甲基對硫磷在30 min內降解了70%以上。技術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進行細致的監(jiān)測越來越有必要。同時，固定化酶技術還可以實現對水中有毒生物體、有毒污性物體的有效檢測。
3 固定化酶在環(huán)境工程中應用的展望
前文所述是目前固定化酶已經得到的應用，但是技術人員仍然在開發(fā)固定化酶更多的用途，近期發(fā)現，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，有著很大的環(huán)境風險。固定化酶技術可以用來處理污泥，根據最新的技術分析與相關報道，要想有效實現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，技術人員還對VSS、TSS、蛋白質等物質的溶解情況進行了分類測定，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，技術人員最終判定嗜熱菌分泌的胞外酶能夠有效促進懸浮固體及蛋白質的溶解，溶解后產生物質也是無害的，所以，利用固定化酶技術處理剩余污泥一定對固定化酶技術的發(fā)展有很大的影響。與此同時，固定化酶技術在清潔生產領域也具有潛在的應用價值，技術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，可以避免產生傳統(tǒng)造紙工藝過程中用氯漂白產生的難以生物降解的各類氯代有機物。
4 結論
在現代環(huán)境工程中，固定化酶的應用已經越來越廣泛，污染監(jiān)測、廢水處理等都會用到固定化酶的技術。但是，固定化酶的技術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雜等等，所以該項技術仍然需要得到進一步的改良與完善。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，相關技術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，固定化酶技術的應用會越來越廣泛，作用也會越來越大。
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