環境工程中固定化酶技術的運用范文

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摘要：固定化酶是一種新型的酶應用技術，其具有穩定性高、可控性強、操作便捷以及可重復使用的特點。近年來，固定化酶在工業、化學行業、醫藥行業中得到了廣泛的應用。本文簡要分析了固定化酶技術的優勢，并對固定化酶技術在環境工程中的應用情況進行了總結。

關鍵詞：環境工程；固定化酶；應用

固定化酶指的是在特定范圍內進行催化的酶。固定化酶具有較強的可塑性，可以根據使用途徑的不同而轉變成不同的形態。像工業用粒裝酶柱、化學用酶膜等都是常見的固定化酶形態。

一、固定化酶技術的發展歷程

早在上個世紀60年代，固定化酶技術開始得到研究。固定化酶技術誕生的初期主要在化學領域進行使用，并于近幾年在環境工程中應用。在制作固定化酶的時候，首先需要從菌體當中選擇提取高活性的酶，隨后采用特定的方式將酶在載體上面固定，常用的方式為包埋法。隨后對酶進行深度加工，從而最終得到不會在水中溶解的固定化酶。固定化酶主要分為胞外酶和胞內酶兩種形態，二者的區別在于含有的氧化物多少。從使用需求來看，環境工程一般使用具有氧化物含量較多的胞外酶。

二、固定化酶技術的優點

1.成本低。固定化酶技術本身就具備成本低的特點，且由于固定化酶可以重復使用，因而固定化酶的利用率較高，從而實現對于使用成本的進一步控制。2.穩定性高。大多數酶在固定化后的穩定性表現較為突出，且固定化酶的催化過程比較容易控制。3.機械強度高。固定化酶的機械強度高于普通酶的機械強度，可以滿足催化反應的自動化操作。4.包容性強。固定化酶可以與多種物質聯合使用，并在不破壞自身作用的基礎上實現反應速率的提高。

三、固定化酶技術在環境工程中的應用

（一）環境監測

在我國經濟水平逐漸提高的背景之下，水體污染事件頻發，如何采取行之有效的方式實現對于水質環境的監測就成為了相關部門必須去面對的問題。在固定化酶技術基礎上制作而成的酶反應器是水質監測中常用的設備，酶反應器可以與其他監測儀器共同實現對于環境污染的監測工作。酶反應器具有使用便捷、準確性高、靈敏性高的特點，且由于自身體積較小的原因，酶反應器具有很強的實用能力。例如：監測農藥殘留的傳感器中就添加了乙烯膽堿酯酶的成分，通過使用這種傳感器，可以及時對蔬菜中的農藥殘留進行檢測。

（二）污水處理

現階段，我國常用的有機廢水處理方式分為兩種：一是物理化學處理法。物理法學處理法對于技術條件的要求較高，且使用成本高，并且在處理廢水的過程中可能還會造成水質的重復污染。二是生物處理法。生物處理法無論是在技術條件要求還是在使用成本方面均要低于物理化學處理法，且不會對水質環境造成污染，生物處理法也是最為常用的有機廢水處理法之一。使用生物處理法處理廢水時所需使用的固定化酶主要包括固定化漆酶和固定化酷氨酸酶，這兩種酶的主要作用在于可以將有機廢水當中酚類物質進行氧化或者催化，并對一些含毒量較高的酚類物質進行降解處理。例如：很多農業廢水中會含有一定量的農藥殘留，使用固定化酶技術處理農業廢水能夠起到較為有效的處理效果。此外，在酸性環境的條件下，固定化漆酶還可以實現對于氯苯嘧啶醇的有效降解。隨著固定化酶技術在污水處理中的廣泛使用，越來越多的新型污水處理方式得到了應用。通過使用聯合固定化技術將幾種不同的固定化酶聯合在一起，可以將不同固定化酶的優勢發揮，從而提高處理污水的使用范圍。例如：將脫色固定化酶和苯胺降解菌聯合在一起，可以實現對于染料污水的有效處理，而染料污水的脫色率基本可以達到80%左右，染料污水中的苯胺物質降解率基本可以達到90%左右，這一處理效果要遠遠高于其他的污水處理方式。而在處理造紙廠廢水時，可以將潔凈型枯草桿菌淀粉固定化酶吸附在苯酚甲醛樹脂上，并將聯合物質投放在造紙廠廢水當中停留2d，可以清除造紙廠廢水中78%以上的懸浮膠態狀淀粉。

（三）大氣治理

在煤炭等能源資源得到大量使用的背景下，大氣當中的二氧化碳數量呈現出了逐漸增加的現象，而大氣污染現象已經成為了一種全球性質的污染現象。而使用固定化酶技術生產的海藻酸則可以有效將大氣當中的二氧化碳轉變成甲醇物質。海藻酸的主要成分為醇脫氫酶、甲醛脫氫酶和甲酸脫氫酶。除了海藻酸之外，碳酸酐固定化酶也經常在大氣治理方面得到使用，碳酸酐固定化酶可以將大氣中的二氧化碳水化。

（四）清潔生產

為了實現對于自然環境的保護，清潔生產技術得到了廣泛的使用。作為清潔生產中的核心技術之一，固定化酶技術憑借自身對于環境的高適應性和低污染性成為了清潔生產中不可或缺的一部分。例如：造紙廠需要對紙漿進行漂白處理，而在漂白處理時使用固定化漆酶以及固定化上木聚糖酶可以有效處理漂白過程中產生的氯代有機物質，從而實現漂白環節的清潔生產。

（五）污泥處理

我國在處理污泥時，往往只會采取填埋處理。這種處理方式雖然具有很強的實用價值，但卻會帶來一定的污染風險。通過固定化酶技術處理污泥，則可以清除掉污泥當中的污染物質，降低填埋污泥所造成的污染風險。例如：在污泥當中添加嗜熱菌，嗜熱菌所分泌出的胞外酶可以將污泥當中的懸浮固體降解，從而實現污泥處理零排放。

四、結語

綜合來看，固定化酶技術在環境工程中應用已經成為了大勢所趨，像環境監測、污水處理、大氣治理、清潔生產和污泥處理中均可見到固定化酶技術的身影。廣泛使用并不意味著固定化酶技術的成熟，酶分離純化技術和固定化技術的技術要求依然較高，如何對現存的問題進行改良就成為了下一階段固定化酶技術的主要發展方向。不可否認的是，固定化酶技術在環境工程中的應用效果較為出色，隨著越來越多的新型固定化酶得到應用，固定化酶技術的應用范圍會逐漸得到提高。我國的科技人員應當強化對于固定化酶技術的研究，從多個角度實現固定化酶技術的進步與發展。

參考文獻：

[1]郭春明.淺析環境工程中固定化酶技術的應用[J].科技傳播,2011.

[2]趙冬銀.淺析固定化酶技術在環境工程中的運用[J].工程技術:引文版,2016.

作者：蔣國樹 單位：四川中衡檢測技術有限公司