第一篇：協(xié)管沉淀池工藝在電路板廢水處理中的應(yīng)用

快沉池工藝路板廢水處理中的應(yīng)用

目前在污水處理工藝當(dāng)中，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可將沉淀池分為：平流式沉淀池、豎流式沉淀池、副流式沉淀池和協(xié)管式沉淀池。在不同的工藝中，根據(jù)廢水的處理水量及廢水水質(zhì)的不同而使用不同的沉淀池。本文中主要是介紹協(xié)管沉淀池工藝在線路板廢水處理中的應(yīng)用。

協(xié)管沉淀池是近20年來逐步發(fā)展起來的一種高效沉淀工藝。而根據(jù)實(shí)際的廢水處理工藝驗(yàn)證，協(xié)管沉淀池不僅處理效果符合要求，并且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

第二篇：基因工程技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

基因工程技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

李孟 廖改霞

（武漢理工大學(xué)市政工程系，湖北 武漢 430070）

【摘要】基因工程技術(shù)是在DNA分子水平上按照人們的意愿進(jìn)行的定向改造生物的新技術(shù)。利用基因工程技術(shù)提高微生物凈化環(huán)境的能力是用于廢水治理的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。本文介紹了基因工程技術(shù)的原理、特點(diǎn)和主要研究?jī)?nèi)容，重點(diǎn)闡述了基因工程技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用,并對(duì)其研究方向作了展望。關(guān)鍵詞：基因工程 技術(shù) 廢水處理 應(yīng)用

The application of gene engineering technique to wastewater treatment

Li Meng

Liao Gaixia(Department of Municipal Engineering, Wuhan University of Technology, Hubei Wuhan 430070)Abstract: Gene engineering technique was the new technique for modifying living beings according to human wishes on the DNA molecular level and the key technique for wastewater treatment by improving the purifying environment ability of microbes.The paper introduced the principle, characteristic, main research content of gene engineering technique, emphasized on formulating the application of gene engineering technique in wastewater treatment, and discussed its research orientation in the end.Key words: gene engineering

technique

wastewater treatment

application

利用基因工程技術(shù)提高微生物凈化污染物的能力是現(xiàn)代生物技術(shù)用于廢水治理的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。20世紀(jì)50年代初,由于分子生物學(xué)和生物化學(xué)的發(fā)展,對(duì)生物細(xì)胞核中存在的脫氧核糖核酸(DNA)的結(jié)構(gòu)和功能有了比較清晰的闡述。20世紀(jì)70年代初實(shí)現(xiàn)了DNA重組技術(shù),逐步形成了以基因工程為核心內(nèi)容,包括細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程的生物技術(shù)。這一技術(shù)發(fā)展到今天,正形成產(chǎn)業(yè)化并列為世界領(lǐng)先專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域之一,廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、能源和國(guó)防等許多部門,并日益顯示出其巨大的潛力,將為世界面臨的水污染等問題的解決提供廣闊的應(yīng)用前景[1]?；蚬こ碳夹g(shù)概述

基因工程技術(shù)是一種按照人們的構(gòu)思和設(shè)計(jì),在體外將一種生物的個(gè)別基因插入病毒、質(zhì)?；蚱渌d體分子,構(gòu)成遺傳物質(zhì)的重組,然后導(dǎo)入到原先沒有這類分子的受體細(xì)胞內(nèi)，能持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行無(wú)性繁殖,使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá),產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)品的操作技術(shù)?；蚬こ碳夹g(shù)是一項(xiàng)極為復(fù)雜的高新生物技術(shù),它具有高效、經(jīng)濟(jì)、清潔、低耗、可持續(xù)發(fā)展、預(yù)見性和準(zhǔn)確性等特點(diǎn)[2]。一個(gè)完整的基因工程技術(shù)流程一般包括目的基因的獲得、載體的制備、目的基因與載體的連接、基因的轉(zhuǎn)移、陽(yáng)性克隆的篩選、基因的表達(dá)、基因工程產(chǎn)品的分離提純等過程[1]。基因工程技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

基因工程技術(shù)應(yīng)用于廢水處理是水處理領(lǐng)域一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的新興技術(shù)。常規(guī)的廢水處理方法有物化法、生物法等。由于一般的物化方法只是污染物的轉(zhuǎn)移，不能從根本上治理，且容易造成二次污染，成本也較高，生物法逐漸成為廢水處理的主要方法。但是由于廢水的多樣性及其成分的復(fù)雜性，自然進(jìn)化的微生物降解污染物的酶活性往往有限，如果能利用基因工程技術(shù)對(duì)這些菌株進(jìn)行遺傳改造，提高微生物酶的降解活性，并可大量繁殖，就可以定向獲得具有特殊降解性狀的高效菌株，方便有效地應(yīng)用于水污染處理。因此，構(gòu)建基因工程菌成為現(xiàn)代廢水處理技術(shù)的一個(gè)重要研究方向，且日益受到人們的重視。

2.1 利用基因工程菌富集廢水中的重金屬離子

近幾十年來,經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展導(dǎo)致各種有毒、有害金屬污染物,經(jīng)生產(chǎn)和使用過程中的各種渠道進(jìn)入環(huán)境。高穩(wěn)定性和高脂溶性使其在環(huán)境中具有停留時(shí)間長(zhǎng)、能沿著食物鏈富集等特點(diǎn),嚴(yán)重威脅著人類的健康和生存。隨著國(guó)家對(duì)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求日益嚴(yán)格,單純使用傳統(tǒng)生物法處理這類重金屬?gòu)U水在適應(yīng)性和高效性等方面存在局限性。針對(duì)這一問題,一些新型生物處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,其中利用基因工程菌代替普通微生物處理重金屬是近年來研究的熱點(diǎn)。此法采用生物工程技術(shù)將微生物細(xì)胞中參與富集的主導(dǎo)性基因?qū)敕敝沉?qiáng)、適應(yīng)性能佳的受體菌株內(nèi),大大提高了菌體對(duì)重金屬的適應(yīng)性和處理效率。

X.W.Zhao等[3]研究發(fā)現(xiàn),宿主菌在Hg2+濃度為1mg/L的LB培養(yǎng)液中生長(zhǎng)嚴(yán)重受抑,而基因工程菌E.coliJM109在Hg2+濃度為7.4mg/L時(shí)仍能增殖,且Hg2+富集量為2.97mg/g(細(xì)胞干重),去除率達(dá)96%以上。

Carolina Sousa等[4]構(gòu)建了表達(dá)酵母金屬硫蛋白(CUP1)、哺乳動(dòng)物金屬硫蛋白(HMT-1A)和外膜蛋白LamB的融合蛋白的基因工程菌E.coli,該菌種的Cd2+富集能力比原始宿主菌提高15～20倍。K.Kuroda[5]等在釀酒酵母細(xì)胞壁處的凝集素蛋白中表達(dá)了含His的寡肽,增強(qiáng)了酵母對(duì)Cu2+的抗性和吸附能力,其Cu2+富集能力比對(duì)比菌株提高了8倍多。

X.Deng等[6]構(gòu)建了同時(shí)表達(dá)鎳轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和金屬硫蛋白的基因重組菌E.coliJM10,將其用于處理含鎳廢水的試驗(yàn)研究時(shí),發(fā)現(xiàn)其對(duì)Ni2+的富集能力比原始宿主菌增加了6倍多。

趙肖為等[7]利用基因工程菌E.coli SE5000 對(duì)水體中的鎳離子進(jìn)行富集研究。菌體細(xì)胞對(duì)Ni2+的富集速率很快,富集過程滿足Langmuir 等溫線模型。經(jīng)基因改造的基因工程菌不僅最大鎳富集容量與原始宿主菌相比增加了4倍多,而且對(duì)pH值的變化呈現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)性。袁建軍等[8]利用構(gòu)建的高選擇型基因工程菌生物富集模擬電解廢水中的汞離子。模擬電解廢水中除含有3.0 mg·L-1的汞離子外, 還含有十種以上的其它金屬離子。實(shí)驗(yàn)表明,與重組菌對(duì)只含汞離子的水溶液的處理結(jié)果比較, 電解廢水中其它組份的存在意外地增大了重組菌富集汞離子的作用速率, 但同時(shí)卻使細(xì)菌的最大汞富集量降低了約30%。

張迎明等[9]利用基因重組技術(shù)構(gòu)建出基因工程菌Staphylococcus aureusATCC6538，該工程菌在IPTG用量為1.00mmol·L-1,誘導(dǎo)時(shí)間為4 h的條件下培養(yǎng)對(duì)鎳離子的富集能力最高。在不同鎳離子濃度時(shí),基因工程菌對(duì)溶液中Ni2+的平衡富集量為11.33mg·g-1,與原始宿主菌相比提高了3倍。對(duì)基因工程菌吸附鎳和鈷的實(shí)驗(yàn)表明,Staphylococcus aureusATCC6538的NiCoT對(duì)鎳具有較高的特異性和富集容量,屬于第Ⅲ類鎳鈷轉(zhuǎn)運(yùn)酶。

2.1 利用基因工程菌降解廢水中的有機(jī)污染物

生物處理法是廢水中有機(jī)污染物降解的主要方法，但是部分難降解有機(jī)污染物需要不同降解菌之間的協(xié)同代謝或共代謝等復(fù)雜機(jī)制才能最終得以降解,這無(wú)疑降低了污染物的降解效率。首先,污染物代謝產(chǎn)物在不同降解菌間的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)是耗能過程,對(duì)細(xì)菌來說這是一種不經(jīng)濟(jì)的營(yíng)養(yǎng)方式；其次,某些污染物的中間代謝產(chǎn)物可能具有毒性，對(duì)代謝活性有抑制作用；此外,將不同種屬、來源的細(xì)菌的降解基因進(jìn)行重組,把分屬于不同菌體中的污染物代謝途徑組合起來以構(gòu)建具有特殊降解功能的超級(jí)降解菌,可以有效地提高微生物的降解能力[10]。

Satoshi Soda等[11]將基因工程菌P.putidaBH(pSl0-45)接種到SBR反應(yīng)器的活性污泥中,用于處理500mg/L的苯酚廢水,在大大提高苯酚去除率的同時(shí)改善了污泥沉降性能。南京大學(xué)、揚(yáng)子石油化工有限責(zé)任公司、香港大學(xué)、國(guó)家環(huán)?？偩帜暇┉h(huán)境科學(xué)研究所聯(lián)合完成了跨界融合構(gòu)建基因工程菌處理石化廢水的生物工程技術(shù)。在優(yōu)化調(diào)控技術(shù)的基礎(chǔ)上,該菌株對(duì)二甲苯、苯甲酸、鄰苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和對(duì)苯二甲酸的降解率分別高達(dá)86%、94%、99%、97%和94%,比原工藝提高了20%～30%,總有機(jī)碳去除率達(dá)到了94%；污水經(jīng)過處理后,銅、錳、鋅、硒的濃度符合國(guó)家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn),生物毒性明顯降低。

劉春等[12]以生活污水為共基質(zhì),考察了基因工程菌在MBR和活性污泥反應(yīng)器中對(duì)阿特拉津的生物強(qiáng)化處理效果,以及生物強(qiáng)化處理對(duì)污泥性狀的影響。結(jié)果表明,基因工程菌在MBR中對(duì)阿特拉津具有很好的生物強(qiáng)化處理效果,阿特拉津平均出水濃度為0.84 mg/L,平均去除率為95%,最大去除負(fù)荷可以達(dá)到70mg/(L·d)。生物強(qiáng)化的MBR對(duì)生活污水中COD的平均去除率為71%,COD平均出水濃度65mg/L。

陳俊等[13]采用跨界原生質(zhì)融合技術(shù),構(gòu)建基因工程特效菌Fhhh,實(shí)現(xiàn)廉價(jià)工業(yè)化生產(chǎn)Fhhh菌劑,在10m3/d精對(duì)苯二甲酸廢水處理實(shí)驗(yàn)裝置中,容積負(fù)荷率達(dá)到3.0 kg/(L·d)以上,生物負(fù)荷率達(dá)到1.42d-1,出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家一類標(biāo)準(zhǔn),與國(guó)內(nèi)外同類裝置相比,生物負(fù)荷率處于先進(jìn)水平。

蔣建東等[14]采用同源重組法成功構(gòu)建了分別含1個(gè)和2個(gè)mpd 基因插入到rDNA位點(diǎn)且不帶入外源抗性的多功能農(nóng)藥降解基因工程菌株CDS2mpd和CDS22mpd?；蚬こ叹z傳穩(wěn)定,能同時(shí)降解甲基對(duì)硫磷和呋喃丹。甲基對(duì)硫磷水解酶(MPH)的比活在各生長(zhǎng)時(shí)期均高于原始出發(fā)菌株,比活最高達(dá)6.22mu/μg。

劉智等[15]采用基因工程技術(shù)構(gòu)建出具有耐鹽、降解苯乙酸和水解甲基對(duì)硫磷的功能的基因工程菌H2pKT2MP和H2pBBR2MP,其中H2pBBR2MP水解酶活性與親本菌株甲基對(duì)硫磷降解菌(Pseudomonas putida)DLL2E4相當(dāng),而H2pKT2MP水解酶活性要提高1倍左右。

呂萍萍等[16]研究發(fā)現(xiàn)，克隆有苯降解過程中的關(guān)鍵基因——甲苯加雙氧酶的基因工程菌E.coli.JM109(pKST11)對(duì)苯具有較高的降解效率和降解速度,應(yīng)用于固定化細(xì)胞反應(yīng)器中效果突出。在較短的水力停留時(shí)間內(nèi),可以將1500mg/L苯降解70%,降解速度為1.11mg/(L·s),延長(zhǎng)水力停留時(shí)間,可以使去除率達(dá)到95%以上。該反應(yīng)器對(duì)高濃度的苯具有突出的處理效果。同時(shí)所得到的產(chǎn)物為環(huán)己二烯雙醇,可以被野生非高效菌W3快速利用。展望

隨著基因工程菌的出現(xiàn),基因工程技術(shù)將不斷應(yīng)用于更多的廢水治理工程中。培養(yǎng)出新的特效物種并進(jìn)一步提高其應(yīng)用效率、降低應(yīng)用成本；運(yùn)用各種相關(guān)技術(shù)加以優(yōu)化組合,尤其是高效、低能耗、易普及的特種微生物與特殊工藝的最佳結(jié)合；加強(qiáng)不同專業(yè)、不同學(xué)科之間的合作,如將毒理學(xué)和微生物學(xué)和環(huán)境工程學(xué)相結(jié)合；從根本上消除污染源,充分協(xié)調(diào)人與自然之間的關(guān)系,充分實(shí)現(xiàn)廢水資源化,引入DNA 擴(kuò)增和其它生物技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法等將是基因工程技術(shù)研究的側(cè)重方向?；蚬こ碳夹g(shù)作為一種新興技術(shù)以極快的速度發(fā)展。以下兩方面的研究將對(duì)水資源保護(hù)有著重要意義。一是對(duì)基因工程菌的深入研究,如基因工程菌對(duì)污染物的代謝途徑、控制目的基因表達(dá)的啟動(dòng)子基因序列、降解基因表達(dá)的調(diào)控條件的優(yōu)化等方面的研究；二是對(duì)環(huán)境中微生物的習(xí)性及基因工程菌與環(huán)境中微生物和污染物之間的相互作用進(jìn)行研究。目前的研究主要是利用單一的基因工程菌對(duì)污染物進(jìn)行處理,隨著研究的不斷深入,利用多種基因工程菌相結(jié)合對(duì)污染物進(jìn)行處理,將對(duì)水資源保護(hù)起到更為重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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2003,23(1)：12-15

第三篇：基因工程在廢水處理中的應(yīng)用與展望

基因工程在廢水處理中的應(yīng)用狀況及展望

摘要：本文對(duì)現(xiàn)代基因工程技術(shù)在污水生物處理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了概述, 利用基因工程技術(shù)提高微生物凈化環(huán)境的能力是用于廢水治理的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。筆者就基因工程技術(shù)的原理、研究?jī)?nèi)容和在污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述了，并對(duì)其研究方向作了展望。

關(guān)鍵字：基因工程，污水處理，應(yīng)用

The application status of gene engineering technique to wastewater

treatment and its prospects

Abstract: The application of gene engineering technique in wastewater treatment process had been discussed in this paper, and gene engineering technique was the key technique for wastewater treatment by improving the purifying environment ability of microbes.The author formulated the principle, main research content of gene engineering technique, and the application of gene engineering technique in wastewater treatment, and discussed its research orientation in the end.Key words: gene engineering, wastewater treatment, application

生物法處理生活污水如今已被廣泛的應(yīng)用，但揭示污水中復(fù)雜微生態(tài)系統(tǒng)方面存在很大的局限性，并且有些特殊污水用自然界中自然進(jìn)化的微生物難于降解，基因工程的引進(jìn)開辟了培育高降解能力的新品菌種方法，利用基因工程技術(shù)檢測(cè)微生物性狀、提高微生物凈化環(huán)境的能力是用于廢水治理的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)?；蚬こ痰亩x

基因工程（genetic engineering）是指重組DNA技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用，包括上游技術(shù)和下游技術(shù)兩大組成部分。上游技術(shù)指的是基因重組、克隆和表達(dá)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建（即重組DNA技術(shù)）；而下游技術(shù)則涉及到基因工程菌或細(xì)胞或基因工程生物體的大規(guī)模培養(yǎng)以及基因產(chǎn)物的分離純化過程?；蚬こ淌抢弥亟M技術(shù)，在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對(duì)各種生物的核酸（基因）進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入微生物或真核細(xì)胞內(nèi)，使重組基因在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類需要的基因產(chǎn)物，或者改造、創(chuàng)造新特性的生物類型。

一個(gè)完整的、用于生產(chǎn)目的的基因工程技術(shù)程序包括的基本內(nèi)容有：（1）外源目標(biāo)基因的分離、克隆以及目標(biāo)基因的結(jié)構(gòu)與功能研究。這一部分的工作是整個(gè)基因工程的基礎(chǔ)，因此又稱為基因工程的上游部分。（2）適合轉(zhuǎn)移、表達(dá)載體的構(gòu)建或目標(biāo)基因的表達(dá)調(diào)控結(jié)構(gòu)重組。（3）外源基因的導(dǎo)入。（4）外源基因在宿主基因組上的整合、表達(dá)及檢測(cè)與轉(zhuǎn)基因生物的篩選。（5）外源基因表達(dá)產(chǎn)物的生理功能的核實(shí)。（6）轉(zhuǎn)基因新品系的選育和建立，以及轉(zhuǎn)基因新品系的效益分析。（7）生態(tài)與進(jìn)化安全保障機(jī)制的建立。（8）消費(fèi)安全評(píng)價(jià)。基因工程技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

環(huán)境污染已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了自然界微生物的凈化能力，已成為人們十分關(guān)注的問題。尤其是在污水處理方面，生物法逐漸成為廢水處理的主要方法。但是由于廢水的多樣性及其成分的復(fù)雜性，自然進(jìn)化的微生物降解污染物的酶活性往往有限。20世紀(jì)90年代后期問世的DNA改組技術(shù)可以創(chuàng)新基因，并賦予表達(dá)產(chǎn)物以新的功能，創(chuàng)造出全新的微生物，就可以定向獲得具有特殊降解性狀的高效菌株，方便有效地應(yīng)用于水污染處理。因此，構(gòu)建基因工程菌成為現(xiàn)代廢水處理技術(shù)的一個(gè)重要研究方向，且日益受到人們的重視。

2.1 基因工程技術(shù)在污水檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1.1 聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)技術(shù)在污水檢測(cè)中的應(yīng)用

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain Reaction)是20世紀(jì)80年代后期由K.Mullis等建立的一種體外酶促擴(kuò)增特異DNA片段的技術(shù)，PCR是利用針對(duì)目的基因所設(shè)計(jì)的一對(duì)特異寡核苷酸引物，以目的基因?yàn)槟０暹M(jìn)行的DNA體外合成反應(yīng)。由于反應(yīng)循環(huán)可進(jìn)行一定次數(shù)(通常為25~30個(gè)循環(huán))，所以在短時(shí)間內(nèi)即可擴(kuò)增獲得大量目的基因。這種技術(shù)具有靈敏度高、特異性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。PCR技術(shù)的基礎(chǔ)是只有在微生物特定核酸存在的條件下，重復(fù)性酶促DNA合成和擴(kuò)增才能夠發(fā)生。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物可通過瓊脂糖凝膠電泳來檢驗(yàn)和純化，也可以被用來克隆、轉(zhuǎn)化和測(cè)序.在具體應(yīng)用中往往采用經(jīng)過修正的或與其它技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的PCR衍生技術(shù)，如RT-PCR、競(jìng)爭(zhēng)PCR、PCR-DGGE、PCR-SSCP和巢式PCR等。

PCR通過對(duì)待測(cè)DNA片段的特異性擴(kuò)增，一方面作為菌株定性鑒定的重要手段，同時(shí)也為定性和定量研究微生物的群落特征提供幫助。自PCR技術(shù)問世以來，通過其自身的不斷完善以及同其它相關(guān)技術(shù)的聯(lián)用，在污水生物處理微生物的檢測(cè)和鑒定方面得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，為該領(lǐng)域的研究提供了一個(gè)高效、靈敏、簡(jiǎn)便的研究工具。應(yīng)用PCR-DGGE(Polymerase Chain Reaction Denaturing Gradient Gel Electrphoreses)方法對(duì)環(huán)境微生物進(jìn)行研究可以不經(jīng)過培養(yǎng)，直接從樣品中提取細(xì)菌的DNA，再將編碼有16SrDNA的基因進(jìn)行擴(kuò)增。通過這種方法能夠直接了解樣品中微生物分布結(jié)構(gòu)，并能大致比較相同條件下單一菌群的生物量。王峰等采用PCR-DGGE技術(shù)來分析活性污泥與生物膜中微生物種群的結(jié)構(gòu)，可以不經(jīng)過常規(guī)培養(yǎng)而直接從活性污泥和生物膜樣品中提取DNA；Marsh等利用PCR-DGGE分析并獲得了活性污泥中真核微生物的種群變化情況；Nicolaisen等利用PCR-DGGE技術(shù)發(fā)現(xiàn)Nitrosomonas-like細(xì)菌是上流式好氧流化床顆粒污泥中的主要氨氧化菌。以上的事實(shí)均說明，PCR-DGGE結(jié)合測(cè)序技術(shù)是一種完全可行的適于環(huán)境樣品微生物研究的快速分析方法。

2.1.2 熒光原位雜交技術(shù)(FISH)技術(shù)在污水檢測(cè)中的應(yīng)用

熒光原位雜交技術(shù)(Fluorescence In Situ Hybridization，F(xiàn)ISH)結(jié)合了分子生物學(xué)的精確性和顯微鏡的可視性，能夠在自然的微生物環(huán)境中檢測(cè)和鑒定不同的微生物個(gè)體，并提供污水處理過程中微生物的數(shù)量、空間分布和原位生理學(xué)等信息。FISH技術(shù)的基本原理是通過熒光標(biāo)記的探針在細(xì)胞內(nèi)與特異的互補(bǔ)核酸序列雜交，通過激發(fā)雜交探針的熒光來檢測(cè)信號(hào)從而對(duì)未知的核酸序列進(jìn)行檢測(cè)。

Nielsen等(2001)對(duì)工業(yè)廢水處理廠活性污泥的細(xì)菌表面疏水性進(jìn)行了原位檢測(cè)，并應(yīng)用FISH技術(shù)結(jié)合細(xì)胞表面微球體分析研究了絲狀細(xì)菌的胞外聚合物。Konuma等(2001)運(yùn)用FISH法來測(cè)定氨氧化菌(ammonia-oxidizing bacteria)的數(shù)量，結(jié)果表明，F(xiàn)ISH法對(duì)氨氮含量高的活性污泥混合液檢測(cè)結(jié)果較好，但對(duì)氨氮含量低的污水廠出水和河水的檢測(cè)效果不佳。表1列舉了FISH技術(shù)的一些應(yīng)用實(shí)例。

表1 FISH技術(shù)在廢水中微生物檢測(cè)的具體應(yīng)用實(shí)例

Table1 The applications of FISHin the microorganism detections in wastewater 應(yīng)用

檢測(cè)活化污泥反應(yīng)器中的Microthrix parvicella 在EBPR系統(tǒng)中,考察聚磷菌(PAOs)的微

生物特性和生化特性

探明廢水處理濕地生物膜中影響氨氧化的主要功能菌群

揭示UASB反應(yīng)器中高溫和中溫顆粒污泥的厭氧微生物群落的空間分布和多樣性 鑒定了活性污泥中硝化細(xì)菌群落的數(shù)量和空間分布

SBR反應(yīng)器內(nèi),不同電子受體條件下,反 硝化除磷菌(DNPAOs)的種群變化

文獻(xiàn)來源（Eberlet al.,1997)(Minoet al.,1998)(Silyn-Robertset al.,2001)(Sekiguchiet al.,2002;Syutsuboet al.,2001)(Coskuneret al.,2002)(Johuanet al.,2002)

2.1.3 DNA重組技術(shù)在污水檢測(cè)中的應(yīng)用

DNA重組技術(shù)的實(shí)質(zhì)是，將兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的DNA片段連接起來產(chǎn)生一個(gè)能在特定宿主中自主復(fù)制的DNA分子。其基本程序是:外源DNA的獲得；選擇載體并進(jìn)行處理；將目的DNA片段和處理后的載體連接；將連接產(chǎn)物導(dǎo)入合適的宿主細(xì)胞內(nèi)，使重組DNA分子在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制擴(kuò)增；將轉(zhuǎn)化菌落在平板培養(yǎng)基上培養(yǎng)成單個(gè)菌落，篩選獲得含有重組DNA的陽(yáng)性克隆。在廢水的處理過程中僅靠分離和篩選的功能性微生物是不夠的。在混合的微生物群體中篩選特定的微生物菌種時(shí)往往得不到預(yù)期的結(jié)果；特定的微生物可能難以培養(yǎng)，從而無(wú)法應(yīng)用到實(shí)際的生物反應(yīng)器中；人類排放到環(huán)境中的污染物越來越復(fù)雜且難以處理。因此，有必要通過基因工程技術(shù)并根據(jù)具體的需要構(gòu)建有效的基因工程菌或培育出可高效降解復(fù)雜多樣的有害污染物的細(xì)菌來解決以上的問題。

2.2 利用基因工程菌降解廢水中的有機(jī)污染物

生物處理法是廢水中有機(jī)污染物降解的主要方法，但是部分難降解有機(jī)污染物需要不同降解菌之間的協(xié)同代謝或共代謝等復(fù)雜機(jī)制才能最終得以降解,這無(wú)疑降低了污染物的降解效率。首先,污染物代謝產(chǎn)物在不同降解菌間的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)是耗能過程,對(duì)細(xì)菌來說這是一種不經(jīng)濟(jì)的營(yíng)養(yǎng)方式；其次,某些污染物的中間代謝產(chǎn)物可能具有毒性，對(duì)代謝活性有抑制作用；此外,將不同種屬、來源的細(xì)菌的降解基因進(jìn)行重組,把分屬于不同菌體中的污染物代謝途徑組合起來以構(gòu)建具有特殊降解功能的超級(jí)降解菌,可以有效地提高微生物的降解能力。

Satoshi Soda等[11]將基因工程菌P.putidaBH(pSl0-45)接種到SBR反應(yīng)器的活性污泥中,用于處理500mg/L的苯酚廢水,在大大提高苯酚去除率的同時(shí)改善了污泥沉降性能。南京大學(xué)、揚(yáng)子石油化工有限責(zé)任公司、香港大學(xué)、國(guó)家環(huán)?？偩帜暇┉h(huán)境科學(xué)研究所聯(lián)合完成了跨界融合構(gòu)建基因工程菌處理石化廢水的生物工程技術(shù)。在優(yōu)化調(diào)控技術(shù)的基礎(chǔ)上,該菌株對(duì)二甲苯、苯甲酸、鄰苯二甲酸、4-羧基苯甲醛和對(duì)苯二甲酸的降解率分別高達(dá)86%、94%、99%、97%和94%,比原工藝提高了20%～30%,總有機(jī)碳去除率達(dá)到了94%；污水經(jīng)過處理后,銅、錳、鋅、硒的濃度符合國(guó)家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn),生物毒性明顯降低。

劉春等以生活污水為共基質(zhì),考察了基因工程菌在MBR和活性污泥反應(yīng)器中對(duì)阿特拉津的生物強(qiáng)化處理效果,以及生物強(qiáng)化處理對(duì)污泥性狀的影響。結(jié)果表明,基因工程菌在MBR中對(duì)阿特拉津具有很好的生物強(qiáng)化處理效果,阿特拉津平均出水濃度為0.84 mg/L,平均去除率為95%,最大去除負(fù)荷可以達(dá)到70mg/(L·d)。生物強(qiáng)化的MBR對(duì)生活污水中COD的平均去除率為71%,COD平均出水濃度65mg/L。

呂萍萍等研究發(fā)現(xiàn)，克隆有苯降解過程中的關(guān)鍵基因——甲苯加雙氧酶的基因工程菌E.coli.JM109(pKST11)對(duì)苯具有較高的降解效率和降解速度,應(yīng)用于固定化細(xì)胞反應(yīng)器中效果突出。在較短的水力停留時(shí)間內(nèi),可以將1500mg/L苯降解70%,降解速度為1.11mg/(L·s),延長(zhǎng)水力停留時(shí)間,可以使去除率達(dá)到95%以上。該反應(yīng)器對(duì)高濃度的苯具有突出的處理效果。同時(shí)所得到的產(chǎn)物為環(huán)己二烯雙醇,可以被野生非高效菌W3快速利用。

2.3 基因工程技術(shù)在處理重金屬?gòu)U水中的應(yīng)用

將基因工程技術(shù)應(yīng)用于重金屬?gòu)U水的治理，就是通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將外援基因轉(zhuǎn)入到微生物細(xì)胞中進(jìn)行表達(dá)，使之表現(xiàn)出一些野生菌沒有的優(yōu)良的遺傳性狀。2.3.1基因工程菌強(qiáng)化生物化學(xué)法處理重金屬?gòu)U水

生物化學(xué)法指通過微生物處理含重金屬?gòu)U水,將可溶性離子轉(zhuǎn)化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學(xué)法,該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過異化的硫酸鹽還原作用,將硫酸鹽還原成H2S,重金屬離子和H2S反應(yīng)生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而被去除,同時(shí)H2SO4的還原作用可將SO2-4轉(zhuǎn)化為S2-而使廢水的pH值升高,從而形成重金屬的氫氧化物而沉淀。中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所從電鍍污泥、廢水及下水道鐵管內(nèi)分離篩選出35株菌株,從中獲得高效凈化Cr(VI)復(fù)合功能菌。

袁建軍等利用構(gòu)建的高選擇型基因工程菌生物富集模擬電解廢水中的汞離子,發(fā)現(xiàn)電解廢水中其他組分的存在可以增大重組菌富集汞離子的作用速率,且該基因工程菌能在很寬的pH范圍內(nèi)有效地富集汞。但高濃度的重金屬?gòu)U水對(duì)微生物毒性大,故此法有一定的局限性,不過,可以通過遺傳工程、馴化或構(gòu)造出具有特殊功能的菌株,微生物處理重金屬?gòu)U水一定具有十分良好的應(yīng)用前景。2.3.2 基因工程強(qiáng)化生物絮凝法處理重金屬?gòu)U水

生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的具有絮凝能力的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法。生物絮凝劑又稱第三代絮凝劑，是帶電荷的生物大分子，主要有蛋白質(zhì)、黏多糖、纖維素和核糖等。目前普遍接受的絮凝機(jī)理是離子鍵、氫鍵結(jié)合學(xué)說。前述硅酸鹽細(xì)菌處理重金屬?gòu)U水可能的機(jī)理之一就是生物絮凝作用。目前對(duì)于硅酸鹽細(xì)菌絮凝法的應(yīng)用研究已有很多[，有些已取得顯著成果[7]。運(yùn)用基因工程技術(shù)，在菌體中表達(dá)金屬結(jié)合蛋白分離后，再固定到某些惰性載體表面，可獲得高富集容量絮凝劑。

Mehran Pazirandeh等人將含金屬結(jié)合肽(Cys．Gly．Cys—Cys．GIy)的基因與麥芽糖結(jié)合蛋白的基因進(jìn)行融合，并將融合蛋白在E．coli細(xì)胞膜處表達(dá)，表達(dá)該融合蛋白的基因工程菌對(duì)人工合成廢水中Cdz+和H +的去除率有很大的提高，Cdz 和H +的富集能力分別達(dá)到每毫克濕細(xì)胞1．1和1．3nmol，而對(duì)照菌株(缺少金屬結(jié)合肽)的富集能力低于每毫克濕細(xì)胞0．1 nmol Masaaki Terashima 等利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)使 E.coli表達(dá)麥芽糖結(jié)合蛋白（pmal）與人金屬硫蛋白（MT）的融合蛋白pmal-Ml并將純化的 pmal-MT 固定在Chitopeara 樹脂上，研究其對(duì) Ca2+和 Ga2+的吸附特性，該固定了融合蛋白的樹脂具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，并且其吸附能力較純樹脂提高十倍以上。展望

自2000年，國(guó)際上提出基于系統(tǒng)生物學(xué)原理的基因工程概念后，基因工程被應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，并且手段日新月異。在環(huán)境領(lǐng)域當(dāng)中，基因工程正迅速應(yīng)用到廢水檢測(cè)和廢水治理當(dāng)中，培養(yǎng)出新的特效物種并進(jìn)一步提高其應(yīng)用效率、降低應(yīng)用成本。隨著分子生物學(xué)技術(shù)、環(huán)境工程檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展并結(jié)合我們已經(jīng)掌握的微生物群落結(jié)構(gòu)和功能方面的知識(shí),我們逐漸了解到污水生物處理系統(tǒng)中微生物群體的多樣性、實(shí)際生存狀態(tài)、功能特點(diǎn),并更有效地對(duì)其加以開發(fā)和利用。此外，基因工程菌的出現(xiàn)，使以往的一些難降解有機(jī)廢水、制藥廢水、石油廢水、重金屬污染廢水以及其他有毒有害廢水等都得到了有效地治理，還會(huì)實(shí)現(xiàn)廢水資源化。當(dāng)下引入DNA 擴(kuò)增和其它生物技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法等將是基因工程技術(shù)研究的側(cè)重方向。

基因工程技術(shù)作為一種新興技術(shù)以極快的速度發(fā)展。以下兩方面的研究將對(duì)水資源保護(hù)有著重要意義。一是對(duì)基因工程菌的深入研究,如基因工程菌對(duì)污染物的代謝途徑、控制目的基因表達(dá)的啟動(dòng)子基因序列、降解基因表達(dá)的調(diào)控條件的優(yōu)化等方面的研究；二是對(duì)環(huán)境中微生物的習(xí)性及基因工程菌與環(huán)境中微生物和污染物之間的相互作用進(jìn)行研究。目前的研究主要是利用單一的基因工程菌對(duì)污染物進(jìn)行處理,隨著研究的不斷深入,利用多種基因工程菌相結(jié)合對(duì)污染物進(jìn)行處理,將對(duì)水資源保護(hù)起到更為重要的作用。參考文獻(xiàn)

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第四篇：變性淀粉在工業(yè)廢水處理技術(shù)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

專業(yè)：化學(xué)工程與工藝年級(jí)：2010級(jí)

選題類別：變性淀粉在工業(yè)廢水處理技術(shù)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

學(xué)號(hào)：2010507345姓名：郭曉萍

成績(jī):

變性淀粉在工業(yè)廢水處理技術(shù)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

摘要：描述了變性淀粉在工業(yè)水處理行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，主要研究變性淀粉作為絮凝劑的現(xiàn)狀及進(jìn)展。因?yàn)榈矸蹃碓磸V，價(jià)格低廉，并且產(chǎn)物完全可被生物降解，因此，進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，變性淀粉絮凝劑的研制開發(fā)呈現(xiàn)出明顯的增長(zhǎng)勢(shì)頭，美、日、英等國(guó)家在廢水處理中已開始使用淀粉衍生物絮凝劑，近幾年，我國(guó)研究淀粉衍生物作為水處理絮凝劑也已取得了較大的進(jìn)展。

關(guān)鍵字：變性淀粉；工業(yè)廢水處理；絮凝劑；接枝共聚；交聯(lián)；

隨著水資源的緊缺和水環(huán)境污染的加劇。近年來工業(yè)水處理技術(shù)有了很大的發(fā)展.目前的技術(shù)主要有化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)法等和各種方法的集成組合.大都少不了用到化學(xué)方法即投加藥劑，因?yàn)樗且环N處理工藝簡(jiǎn)單，占地面積少，處理速度快。處理成本相對(duì)較低的成熟方法。而改性淀粉水處理劑作為天然高分子碳水化合物改性而得的水處理劑，它對(duì)環(huán)境無(wú)毒無(wú)害，且其處理殘?jiān)妆晃⑸锝到?。因此，不?huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染.有著廣闊的應(yīng)用前景。變性后的天然高分子絮凝劑與合成有機(jī)高分子絮凝劑相比，具有選擇性大、無(wú)毒、價(jià)廉等顯著特點(diǎn)。

在眾多天然改性高分子絮凝劑中，淀粉改性絮凝劑的研究、開發(fā)尤為引人注目。因?yàn)榈矸蹃碓磸V，價(jià)格低廉，并且產(chǎn)物完全可被生物降解，因此，進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，改性淀粉絮凝劑的研制開發(fā)呈現(xiàn)出明顯的增長(zhǎng)勢(shì)頭，美、日、英等國(guó)家在廢水處理中已開始使用淀粉衍生物絮凝劑，近幾年，我國(guó)研究淀粉衍生物作為水處理絮凝劑也已取得了較大的進(jìn)展。

一、淀粉衍生物絮凝劑研究現(xiàn)狀

淀粉分子帶有很多羥基，通過這些羥基的醚化、氧化、酯化、交聯(lián)、接枝共聚等化學(xué)改性，其活性基團(tuán)大大增加，聚合物呈枝化結(jié)構(gòu)，分散了絮凝基團(tuán)，因而對(duì)懸浮體系中顆粒物有更強(qiáng)的捕捉與促沉作用。改性淀粉絮凝劑性質(zhì)比較穩(wěn)定，能夠進(jìn)行生物降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，從而減輕污水后續(xù)處理的壓力。

淀粉衍生物絮凝劑主要有以下4種。

（一）陽(yáng)離子型淀粉衍生物絮凝劑

陽(yáng)離子型淀粉衍生物絮凝劑可以與水中微粒起電荷中和及吸附架橋作用，從而使體系中的微粒脫穩(wěn)、絮凝而有助于沉降和過濾脫水。它對(duì)無(wú)機(jī)物質(zhì)懸浮液或有機(jī)物質(zhì)懸浮液都有很好的凈化作用，使用的pH范圍寬，用量少，成本低。

陽(yáng)離子淀粉是在堿性介質(zhì)中，由胺類化合物與淀粉的羥基直接發(fā)生親核取代反應(yīng)而得到的。

D.Sableviciene等以N-(2，3-環(huán)氧丙基)三甲基氯化銨(CHPTAC)為醚化劑，合成高取代度馬鈴薯陽(yáng)離子淀粉，用其處理以高嶺土配制成的50g/L的高濁度水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同投加量條件下，取代度為0.27～0.32的陽(yáng)離子淀粉絮凝劑的絮凝效果最佳。

S.Pal等將CHPTAC引入到淀粉骨架中，合成的一系列陽(yáng)離子淀粉對(duì)硅土懸浮物具有良好的絮凝效果，且絮凝效果隨CHPTAC鏈增長(zhǎng)而增加。

王琛等以CHPTAC為醚化劑，制得取代度為0.32的玉米陽(yáng)離子淀粉，對(duì)高濁度的高嶺土懸浮液的絮凝試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同投加量條件下，陽(yáng)離子淀粉絮凝劑的絮凝效果與聚丙烯酰胺相當(dāng)。通過乙烯基單體與淀粉的接枝共聚物陽(yáng)離子化可制得陽(yáng)離子改性絮凝劑。

趙彥生等利用硝酸鈰銨為引發(fā)劑，將玉米淀粉與丙烯酰胺接枝共聚，再加入甲醛和二甲

胺進(jìn)行陽(yáng)離子化，制得陽(yáng)離子淀粉絮凝劑，用這種絮凝劑處理印染廢水取得了良好效果。

裘兆蓉等以淀粉、丙烯酰胺、環(huán)氧丙基三甲基氯化銨為原料合成了高密度陽(yáng)離子高分子絮凝劑F2。發(fā)現(xiàn)相對(duì)分子質(zhì)量為66萬(wàn)的F2對(duì)石油污水的澄清效果比常用的相對(duì)分子質(zhì)量為800萬(wàn)的聚丙烯酰胺絮凝劑效果好。潘松漢等用木薯淀粉為原料，采用兩步法合成了陽(yáng)離子淀粉絮凝劑，該陽(yáng)離子淀粉絮凝劑處理洗煤廢水的沉降速度和上層清液的透光率較聚丙烯酰胺的好。

（二）陰離子型淀粉衍生物絮凝劑

陰離子淀粉可以從水中除去重金屬離子，并可與許多高價(jià)金屬離子生成難溶性鹽。

1.含羧基淀粉

羧甲基淀粉和氧化淀粉具有含羧基高分子化合物所固有的螯合、離子交換、絮凝作用和酸功能等性質(zhì)，能與重金屬離子、鈣離子等生成沉淀。

B.S.Kim等以玉米淀粉、三氯氧磷、氯乙酸鈉為原料合成的交聯(lián)羧甲基淀粉，用于處理含銅、鉛、鎘、汞廢水，銅的脫除率達(dá)到80%以上，鉛、鎘、汞脫除率大于99%。全易用高交聯(lián)的淀粉跟氯乙酸反應(yīng)，得到在淀粉骨架上含有羧甲基的羧甲基交聯(lián)淀粉(CCMS)，CCMS具有優(yōu)良的吸附重金屬離子的能力，且可再生重復(fù)使用。

D.K.Kweon等對(duì)比研究了氧化淀粉對(duì)銅、鋅、鉛、鎘的吸附效果，結(jié)果表明，在相同條件下，氧化淀粉對(duì)銅離子的吸附效果最佳。筆者以玉米淀粉為主要原料合成了交聯(lián)氧化淀粉、交聯(lián)羧甲基淀粉、氧化羧甲基淀粉阻垢劑，其鈣去除率大于93%。

2.淀粉黃原酸酯

淀粉黃原酸酯是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的淀粉衍生物，主要用于處理含重金屬?gòu)U水。將淀粉在堿性介質(zhì)中與二硫化碳發(fā)生磺化后可得到淀粉黃原酸酯。

張淑媛將淀粉黃原酸酯用來處理含鎳電鍍廢水，鎳脫除率達(dá)到95%以上，鎳殘余質(zhì)量濃度小于0.2mg/L，低于國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

王愛明將淀粉用環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)，交聯(lián)淀粉用氫氧化鈉、二硫化碳、硫酸處理，得到不溶性黃原酸酯，再以雙氧水作氧化劑制得不溶性淀粉黃原酸化二硫，它是一種高效重金屬脫除劑。鄧再輝用不溶性淀粉黃原酸酯(ISX)處理含銅廢水，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)ISX加入量為理論

2+2+加入量的1.4倍時(shí)，在室溫?cái)嚢璺磻?yīng)40min，Cu的去除率可達(dá)97%以上，處理后的廢水中Cu

小于0.2mg/L。

宋輝等以玉米淀粉為基材，與丙烯腈進(jìn)行接枝共聚，經(jīng)水解制得弱陰離子型絮凝劑，并進(jìn)一步羧甲基化和磺化，從而合成強(qiáng)陰離子型天然高分子改性絮凝劑SAH。將SAH應(yīng)用于印染廢水及造紙廠污水的處理，COD去除率和濁度去除率都達(dá)到90%以上，取得了良好的絮凝效果。

另外，磷酸酯淀粉也可用作絮凝劑，林紅梅等研究了磷酸酯淀粉/聚胺復(fù)合物絮凝劑對(duì)脫墨廢水的作用效果，磷酸酯淀粉/聚胺復(fù)合物對(duì)脫墨廢水的絮凝性能優(yōu)于聚丙烯酰胺、硫酸鋁和聚胺等。

（三）非離子淀粉衍生物絮凝劑

1.接枝淀粉

淀粉鏈與乙烯基單體在引發(fā)劑作用下接枝共聚是淀粉改性制備生物可降解高分子材料的重要途徑之一。近20年來，國(guó)內(nèi)外研究人員在該領(lǐng)域取得了突破性的進(jìn)展。要使淀粉鏈接上適宜的活性基團(tuán)，成為理想的改性淀粉絮凝劑，引發(fā)劑的篩選是接枝共聚反應(yīng)的關(guān)鍵所在。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)于將乙烯基單體接枝到淀粉上的試驗(yàn)做了很多。

N.C.Karmakar等合成了淀粉接枝丙烯酰胺共聚物和支鏈淀粉接枝丙烯酰胺共聚物，將

它們用于處理不結(jié)焦煤懸浮液效果良好，且淀粉接枝丙烯酰胺共聚物比支鏈淀粉接枝丙烯酰胺共聚物的絮凝效果好。

常文越利用Ce(Ⅳ)作為引發(fā)劑，進(jìn)行了淀粉接枝丙烯酰胺共聚反應(yīng)，淀粉的接枝率高達(dá)94.9%，支鏈相對(duì)分子質(zhì)量超過300萬(wàn)，對(duì)多種工業(yè)污水的絮凝效果不亞于聚丙烯酰胺。

郭玲等采用60Co-γ射線預(yù)輻照的方法制備淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物，將其用作絮凝劑處理生活污水，最佳投加質(zhì)量濃度為10mg/L，可作為工藝控制的參數(shù);接枝物具有良好的絮凝沉降性能，加入3min就有明顯的絮凝，且絮粒粗大沉降性能好，處理效果優(yōu)于國(guó)產(chǎn)聚丙烯酰胺。

羅逸等用工業(yè)淀粉與丙烯酰胺反應(yīng)得到改性淀粉HD-6，用于處理吉林油田碳酸鹽型污水、勝利油田低礦化度污水、江漢油田高礦化度污水、中原油田煉油“三泥”廢水，廢水處理效果、藥劑的毒性及經(jīng)濟(jì)可行性等綜合評(píng)估效果優(yōu)于聚丙烯酰胺類水處理劑。

2.糊精

糊精可用作絮凝劑或抑制劑。在浮選金礦時(shí)，加入糊精可改善礦物的可浮性，提高浮選的選擇性。煤和焦抽砂等礦藏開采時(shí)，常伴隨很多淤泥，用糊精做絮凝劑，可使淤泥沉積下來。

（四）兩性淀粉衍生物絮凝劑

兩性淀粉絮凝劑分子上兼具陰離子、陽(yáng)離子兩種基團(tuán)，與僅含有一種電荷的陰離子或陽(yáng)離子淀粉相比，它的性能較為獨(dú)特。例如，用作絮凝劑的兩性高分子淀粉因具有適用于陰、陽(yáng)離子共存的污染體系、pH適用范圍寬及抗鹽性好等應(yīng)用特點(diǎn)而成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。特別是近十年，水溶性兩性高分子在水處理行業(yè)的應(yīng)用取得了較大的發(fā)展，主要用作染料廢水的脫色、污泥脫水劑及金屬離子螯合劑等。目前，國(guó)外對(duì)兩性高分子水處理劑研究較多的國(guó)家有美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和日本。我國(guó)對(duì)兩性高分子水處理劑的研究起步較晚，僅有少數(shù)幾個(gè)單位進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，還沒有工業(yè)化產(chǎn)品。

兩性淀粉的制備是利用淀粉葡萄糖單元中羥基的反應(yīng)活性，將其分別與陰、陽(yáng)離子基團(tuán)反應(yīng)得到的。陰離子基團(tuán)一般是由羧基、膦?；蚧撬峄鶚?gòu)成，陽(yáng)離子基團(tuán)主要由季銨基團(tuán)構(gòu)成。鄒新僖先將淀粉用環(huán)氧乙烷交聯(lián)，再與氯乙酸和3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨分別進(jìn)行陰、陽(yáng)離子化反應(yīng)制備了兩性淀粉螯合劑，它對(duì)陰離子和重金屬離子均有很強(qiáng)的吸附能力和較高的吸附容量，因此可望用于電鍍廢水、礦物及冶金工業(yè)提取重金屬離子和污水處理。同時(shí)可以查看中國(guó)污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

王杰等以天然高分子植物粉F691為原料，通過羧甲基化、接枝共聚和Alemannic三步反應(yīng)合成出兩性天然高分子改性絮凝劑CGWLC。其對(duì)造紙混合污泥的脫水實(shí)驗(yàn)表明：在用量為10～20mg/L的范圍內(nèi)，對(duì)造紙混合污泥有較佳的絮凝脫水效果，能明顯改善污泥的沉降性能和過濾性能，其脫水性能優(yōu)于陽(yáng)離子聚丙烯酰胺。馬希晨等以淀粉-丙烯酰胺接枝共聚物為原料，通過Alemannic反應(yīng)和水解反應(yīng)，合成了同時(shí)具有陰、陽(yáng)離子基團(tuán)的兩性高分子絮凝劑。產(chǎn)物對(duì)印染和造紙污水的濁度和COD去除率優(yōu)于部分水解聚丙烯酰胺。

二、存在的問題

近年來，我國(guó)在淀粉衍生物絮凝劑方面的研究和開發(fā)工作已取得了很大進(jìn)展，合成出一系列環(huán)保型絮凝劑。但與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大差距，尚存在以下幾方面的問題。

（一）開展機(jī)理研究

我國(guó)淀粉衍生物絮凝劑品種少、質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)工藝落后、成本高。因而，應(yīng)充分利用我國(guó)豐富的淀粉資源，繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)改性淀粉絮凝劑的研究。在對(duì)淀粉進(jìn)行物化改性的同時(shí)，應(yīng)更加系統(tǒng)、全面地開展機(jī)理研究，掌握其微觀結(jié)構(gòu)，使其成為不僅具有絮凝功能，而且具

有緩蝕、阻垢等多種功能的水處理藥劑，以滿足復(fù)雜多變的水質(zhì)情況的需要。

（二）使用性能

我國(guó)對(duì)淀粉改性絮凝劑的實(shí)際應(yīng)用還存在一些不足，尤其是對(duì)水處理工藝研究較少。因?yàn)橛绊懶跄齽┬跄Ч囊蛩厥嵌喾矫娴模c絮凝劑本身的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)外，還跟水處理工藝有密切關(guān)系，如絮凝劑用量、溶液pH、溫度、離子強(qiáng)度、絮凝時(shí)間、攪拌時(shí)間和強(qiáng)度等都會(huì)影響絮凝效果。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)絮凝處理工藝的研究，優(yōu)化絮凝劑產(chǎn)品，開發(fā)出更加有效的絮凝劑。

（三）價(jià)格

目前，改性淀粉絮凝劑的價(jià)格比普通絮凝劑產(chǎn)品高3～8倍，盡管在現(xiàn)有的天然高分子絮凝劑種類中，改性淀粉絮凝劑是最有希望與普通絮凝劑價(jià)格持平的，但目前國(guó)內(nèi)外的改性淀粉絮凝劑的價(jià)格都較普通絮凝劑高許多，推廣使用受到限制。因此淀粉類絮凝劑目前還難以涉足水處理行業(yè)。由于淀粉價(jià)格便宜，改性淀粉絮凝劑是天然高分子絮凝劑中成本最低的，隨著研究的深入，改性淀粉絮凝劑與一般絮凝劑的價(jià)格相當(dāng)是完全可能的。

以上幾個(gè)方面是目前國(guó)內(nèi)外改性淀粉絮凝劑研究中亟待解決的問題，進(jìn)一步完善改性淀粉絮凝劑的生產(chǎn)技術(shù)，改進(jìn)工藝，提高改性淀粉絮凝劑的性價(jià)比是改性淀粉絮凝劑研究發(fā)展的趨勢(shì)。

三、前景

改性淀粉絮凝劑的潛在市場(chǎng)是巨大的，目前在水處理行業(yè)中改性淀粉絮凝劑約占絮凝劑總產(chǎn)量的0.1%。作為新一代的環(huán)境友好材料，開發(fā)改性淀粉絮凝劑對(duì)環(huán)境的保護(hù)和再生資源的利用有重要意義。改性淀粉絮凝劑的生產(chǎn)以淀粉為原料，可減少對(duì)石油的依賴，同時(shí)可促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。改性淀粉絮凝劑可以在自然環(huán)境中生物降解，最終分解為二氧化碳和水，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何污染。隨著對(duì)絮凝劑制品需求量的增加和人們環(huán)保意識(shí)的提高，研究開發(fā)淀粉衍生物絮凝劑的前景是非常廣闊的。

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第五篇：生物制藥技術(shù)在制藥工藝中的應(yīng)用

生物制藥技術(shù)在制藥工藝中的應(yīng)用

【摘要】生物制藥技術(shù)在近些年來的發(fā)展速度極快，而且被廣泛的應(yīng)用到西藥制藥中，通過在大量的臨床實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，對(duì)提高西藥制藥效果以及促進(jìn)制藥發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。

【關(guān)鍵詞】生物制藥技術(shù) 制藥工藝 應(yīng)用

一、前言

隨著科技的發(fā)展，生物制藥技術(shù)日新月異。技術(shù)的研究程度也上升到了更高水平，更加準(zhǔn)確細(xì)致地改善人們身體的各個(gè)部分的機(jī)能，使人們的身體素質(zhì)得到更有效的提升。諸如基因工程技術(shù)、酶及細(xì)胞固定化技術(shù)、細(xì)胞工程及單克隆抗體等，也已成為生物制藥方面的熱點(diǎn)詞匯，而腫瘤藥物、免疫性藥物、冠心病治療藥物等也成為了人們生活中常見的藥品。由此可以看出，生物制藥技術(shù)在制藥工藝方面的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，同時(shí)也達(dá)到了一定的水平。生物制藥技術(shù)逐漸成為制藥工藝的中流砥柱，成為制藥工藝發(fā)展的強(qiáng)心劑。

二、生物制藥技術(shù)在制藥中的應(yīng)用

1.在研制冠心病治療藥物方面的應(yīng)用。冠心病是現(xiàn)代社會(huì)常見的一種疾病，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年死于冠心病的患者約有100萬(wàn)。在冠心病防治方面，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)多種防治藥物，冠心病防治藥物的需求在一定程度上推動(dòng)西藥制藥行業(yè)的快速發(fā)展。隨著生物制藥技術(shù)的日益發(fā)展，基因操作技術(shù)得到迅速地發(fā)展，其中，基因測(cè)序技術(shù)及基因治療的發(fā)展前景廣闊，目前已經(jīng)逐漸進(jìn)入商業(yè)化開發(fā)階段，促進(jìn)冠心病臨床治療的進(jìn)展。

2.在研制抗腫瘤藥物方面的應(yīng)用。腫瘤是現(xiàn)代社會(huì)常見的疾病之一，隨著生物制藥技術(shù)的不斷進(jìn)步，抗腫瘤藥物日益增多，預(yù)計(jì)在未來的5年內(nèi)，我國(guó)抗腫瘤藥物將得到迅速的發(fā)展，比如可以運(yùn)用基因治療法治療腫瘤，主要運(yùn)用γ-干擾素基因治療骨髓瘤；可以運(yùn)用基因藥物抗體，抑制患者體內(nèi)腫瘤的擴(kuò)散，可以運(yùn)用IL-2受體的融合毒素，促進(jìn)CTCL腫瘤患者疾病的治療；運(yùn)用基質(zhì)金屬蛋白酶（TNMPs），可以抑制患者腫瘤血管的擴(kuò)散，同時(shí)可以阻攔腫瘤在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)移。關(guān)于這方面的藥物，未來將成為抗腫瘤的主要藥物之一，給腫瘤患者帶來新的希望。目前，在腫瘤臨床治療中，已經(jīng)有三種化合物進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，相信不久就可以得到廣泛地應(yīng)用。

3.在研制免疫性藥物方面的應(yīng)用。無(wú)數(shù)的臨床試驗(yàn)表明，現(xiàn)代社會(huì)大多的疾病都與患者自身的免疫系統(tǒng)有著密切的關(guān)系，免疫力低下或者免疫缺陷都可以引發(fā)多種疾病，比如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、斑狼瘡、多發(fā)性硬化癥以及哮喘等等。隨著生物制藥技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的制藥公司開始研制出相關(guān)的風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎藥物。比如，美國(guó)Cetor′s公司目前已經(jīng)研制出TNF-α抗體，這種抗體在治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎方面，可以取得滿意的療效，有效率可達(dá)80%以上。在哮喘疾病治療中，Genentech公司已經(jīng)研制出單克隆人源化免疫球蛋白E抗體，這種藥物可以有效地改善哮喘患者的疾病癥狀，促進(jìn)患者疾病的治療，目前進(jìn)入Ⅱ期臨床試驗(yàn)階段。此外，在糖尿病治療方面，一些公司還研制出基因療法，即在糖尿病患者的皮膚細(xì)胞中，注入胰島素基因，使工程細(xì)胞能夠全程供應(yīng)胰島素。

4.在研制蛋白質(zhì)治療藥物及基因重組多肽藥物方面的應(yīng)用?；蛑亟M，主要指將兩種不同生物的DNA進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的技術(shù)。通過基因重組技術(shù)，可以將兩種完全不同的生物基因進(jìn)行融合，使一種基因進(jìn)入到另一種基因中，擺脫生物物種之間的束縛，并在分子水平上對(duì)一些重要基因進(jìn)行相關(guān)的操作。運(yùn)用基因重組技術(shù)，可以研制出相關(guān)的蛋白質(zhì)治療藥物及基因重組多肽藥物，比如，運(yùn)用基因重組技術(shù)可以研制出激素、多肽、細(xì)胞因子、蛋白質(zhì)、酶、單克隆抗體及疫苗等等。

5.在研制神經(jīng)性藥物方面的應(yīng)用。運(yùn)用生物制藥技術(shù)可以制造多種神經(jīng)性藥物，這些神經(jīng)藥物對(duì)腦中風(fēng)、脊椎損傷、老年癡呆癥、帕金森氏病等疾病的治療有著非常重要的意義。目前，已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段的有胰島素成長(zhǎng)因子rhIGF-1。同時(shí)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段還有腦源神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）與因子（NGF），這兩種因子主要用在腦萎縮硬化癥患者及末梢神經(jīng)炎患者的疾病治療中。

中風(fēng)是現(xiàn)代社會(huì)常見的一種疾病，臨床試驗(yàn)表明，由生物制藥技術(shù)研制出的CerestaL可以有效地改善中風(fēng)患者腦力方面的癥狀，對(duì)中風(fēng)患者的疾病治療起著非常重要的作用，目前，在我國(guó)臨床醫(yī)學(xué)中，CerestaL已經(jīng)逐漸進(jìn)入Ⅲ期臨床階段，相信未來會(huì)在中風(fēng)疾病治療方面發(fā)揮重要的作用

三、生物制藥技術(shù)的發(fā)展前景

1.生物制藥技術(shù)的發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

伴隨著生物制藥產(chǎn)業(yè)與人們生活的關(guān)系愈加緊密，生物制藥技術(shù)的發(fā)展的步伐刻不容緩。我國(guó)生物制藥技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中更多的是借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，雖然在人才方面，我國(guó)所擁有的數(shù)量已經(jīng)十分龐大，但真正擁有科技創(chuàng)新能力的精英少之又少。同時(shí)，與國(guó)外相比，我國(guó)生物制藥產(chǎn)業(yè)缺乏技術(shù)高超的帶頭人。一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，倘若沒有高素質(zhì)、高水平的并且深謀遠(yuǎn)慮的領(lǐng)頭羊，即使擁有再多的科技研發(fā)人員、再先進(jìn)的技術(shù)及設(shè)備，那也是一盤散沙，成不了氣候。當(dāng)然，我們也不能閉門造車，即使我過生物制藥技術(shù)發(fā)展迅猛，但仍舊存在許多不足之處，依舊需要與國(guó)外合作交流。因此，只有加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外合作，取其精華去其糟粕，才能使我國(guó)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得好的結(jié)果。

2.生物制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的發(fā)展，生物制藥技術(shù)的研究領(lǐng)域也到達(dá)了分子水平。同時(shí)，對(duì)人體遺傳物質(zhì)的研究以及對(duì)各種疾病的致病機(jī)理的探索，也為生物技術(shù)的發(fā)展注入了強(qiáng)大的活力，使得生物制藥技術(shù)發(fā)展的方向和目的更加明確。在未來，生物制藥技術(shù)的發(fā)展不再僅僅局限與藥品的研發(fā)，更滲透到有關(guān)人體生長(zhǎng)發(fā)育和生存的各個(gè)方面。

畢竟，生物制藥技術(shù)的產(chǎn)生本生就是為了人們能夠擁有更加強(qiáng)健的身體和更長(zhǎng)的壽命。而科學(xué)家的關(guān)注點(diǎn)，也逐步轉(zhuǎn)移到提高產(chǎn)品研制的成功率、降低試驗(yàn)制造成本、拓寬藥物適用市場(chǎng)范圍上?？傊?，與各個(gè)學(xué)科的結(jié)合與發(fā)展，再試圖通過科學(xué)技術(shù)手段使生物制藥技術(shù)帶來更多收益，為醫(yī)藥行業(yè)提供更多價(jià)格低廉、效果明顯的藥物是生物制藥產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的方向。

四、結(jié)語(yǔ)

生物制藥技術(shù)的發(fā)展，關(guān)系到人們身體健康和生活質(zhì)量的提高，也關(guān)系到其他各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，關(guān)系到國(guó)家的長(zhǎng)治久安和經(jīng)濟(jì)建設(shè)，是在社會(huì)主義發(fā)展的新時(shí)期不可忽視的方面之一。而它的發(fā)展，也需要國(guó)家的大力支持，依賴大量科技人才和資金的投入，也需要正確的引導(dǎo)。生物制藥技術(shù)在制藥工藝中的運(yùn)用，也暗示著更方便、更有效的生物制藥的出現(xiàn)，給和諧社會(huì)的建設(shè)更添一絲活力。

【參考文獻(xiàn)】

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