許多化學合成表面活性劑由于難降解、有毒及在生態(tài)系統(tǒng)中的積累等性質而破壞生態(tài)環(huán)境,相比之下,生物表面活性劑則由于易生物降解、對生態(tài)環(huán)境無毒等特性而更適合于環(huán)境工程中污染治理。如:在廢水處理工藝中可作為浮選捕收劑與帶電膠粒相吸以除去有毒金屬離子,修復受有機物和重金屬污染的場地等。
采用發(fā)酵法生產(chǎn)時,生物表面活性劑的種類、產(chǎn)量主要取決于生產(chǎn)菌的種類、生長階段,碳基質的性質,培養(yǎng)基中N、P?和金屬離子Mg2+、Fe2+的濃度以及培養(yǎng)條件(pH、溫度、攪拌速度等)。?如Davis等在成批培養(yǎng)枯草芽孢桿菌時發(fā)現(xiàn),在溶解氧耗盡和限氮條件下可得最大濃度(439.0?mg/L)的莎梵婷。Kitamoto等利用南極假絲酵母的休止細胞生產(chǎn)甘露糖赤蘚糖醇脂,對培養(yǎng)條件進行優(yōu)化后,最高產(chǎn)量可達140?g/L。
發(fā)酵法生產(chǎn)生物表面活性劑的優(yōu)點在于生產(chǎn)費用低、種類多樣和工藝簡便等,便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),但產(chǎn)物的分離純化成本較高。
與微生物發(fā)酵法相比,酶法合成的表面活性劑分子多是一些結構相對簡單的分子,但同樣具有優(yōu)良的表面活性。其優(yōu)點在于產(chǎn)物的提取費用低、次級結構改良方便、容易提純以及固定化酶可重復使用等,且酶法合成的表面活性劑可用于生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品,如藥品組分。盡管現(xiàn)階段酶制劑成本較高,但通過基因工程技術增強酶的穩(wěn)定性與活性,有望降低其生產(chǎn)成本。?
用生物法處理廢水時,重金屬離子對活性污泥中的微生物菌群常會產(chǎn)生抑制或毒害作用,因此,在用生物法處理含重金屬離子的廢水時須進行預處理。當前,常用氫氧化物沉淀法除去廢水中的重金屬離子,但其沉淀效率受氫氧化物溶解度的限制,應用效果不甚理想;浮選法用于廢水預處理時又常因所用浮選捕收劑在其后續(xù)處理過程中難降解(如化學合成表面活性劑十二烷基磺酸鈉),易產(chǎn)生二次污染而受限制,因此,有必要開發(fā)易生物降解、對環(huán)境無毒害的替代品,而生物表面活性劑恰好具有這一優(yōu)勢。但是,國內(nèi)外對這一方面的應用研究很少,直到最近才有報道。Zouboulis等研究了生物表面活性劑作為捕收劑除去廣泛存在于工業(yè)廢水中的兩種有毒金屬離子:Cr4+和Zn2+。結果表明,莎梵婷和地衣芽孢桿菌素在pH為4時均能很好地從廢水中分離吸附了Cr4+的αFeO(OH)或Cr4+與FeCl3?6H2O形成的螯合物,極大地提高了Cr4+(50mg/L)的去除率,幾乎可達100%;在pH為6時,莎梵婷對螯合物中的Zn2+(50mg/L)去除率高達96%,而在相同條件下,地衣芽孢桿菌素的處理效果不明顯,去除率為50%左右。