環(huán)境工程中固定化酶技術(shù)的運(yùn)用范文

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摘要：固定化酶是一種新型的酶應(yīng)用技術(shù)，其具有穩(wěn)定性高、可控性強(qiáng)、操作便捷以及可重復(fù)使用的特點(diǎn)。近年來(lái)，固定化酶在工業(yè)、化學(xué)行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文簡(jiǎn)要分析了固定化酶技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)固定化酶技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程；固定化酶；應(yīng)用

固定化酶指的是在特定范圍內(nèi)進(jìn)行催化的酶。固定化酶具有較強(qiáng)的可塑性，可以根據(jù)使用途徑的不同而轉(zhuǎn)變成不同的形態(tài)。像工業(yè)用粒裝酶柱、化學(xué)用酶膜等都是常見(jiàn)的固定化酶形態(tài)。

一、固定化酶技術(shù)的發(fā)展歷程

早在上個(gè)世紀(jì)60年代，固定化酶技術(shù)開(kāi)始得到研究。固定化酶技術(shù)誕生的初期主要在化學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行使用，并于近幾年在環(huán)境工程中應(yīng)用。在制作固定化酶的時(shí)候，首先需要從菌體當(dāng)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(duì)酶進(jìn)行深度加工，從而最終得到不會(huì)在水中溶解的固定化酶。固定化酶主要分為胞外酶和胞內(nèi)酶兩種形態(tài)，二者的區(qū)別在于含有的氧化物多少。從使用需求來(lái)看，環(huán)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(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1.成本低。固定化酶技術(shù)本身就具備成本低的特點(diǎn)，且由于固定化酶可以重復(fù)使用，因而固定化酶的利用率較高，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于使用成本的進(jìn)一步控制。2.穩(wěn)定性高。大多數(shù)酶在固定化后的穩(wěn)定性表現(xiàn)較為突出，且固定化酶的催化過(guò)程比較容易控制。3.機(jī)械強(qiáng)度高。固定化酶的機(jī)械強(qiáng)度高于普通酶的機(jī)械強(qiáng)度，可以滿足催化反應(yīng)的自動(dòng)化操作。4.包容性強(qiáng)。固定化酶可以與多種物質(zhì)聯(lián)合使用，并在不破壞自身作用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)反應(yīng)速率的提高。

三、固定化酶技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

（一）環(huán)境監(jiān)測(cè)

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平逐漸提高的背景之下，水體污染事件頻發(fā)，如何采取行之有效的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)于水質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)就成為了相關(guān)部門(mén)必須去面對(duì)的問(wèn)題。在固定化酶技術(shù)基礎(chǔ)上制作而成的酶反應(yīng)器是水質(zhì)監(jiān)測(cè)中常用的設(shè)備，酶反應(yīng)器可以與其他監(jiān)測(cè)儀器共同實(shí)現(xiàn)對(duì)于環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)工作。酶反應(yīng)器具有使用便捷、準(zhǔn)確性高、靈敏性高的特點(diǎn)，且由于自身體積較小的原因，酶反應(yīng)器具有很強(qiáng)的實(shí)用能力。例如：監(jiān)測(cè)農(nóng)藥殘留的傳感器中就添加了乙烯膽堿酯酶的成分，通過(guò)使用這種傳感器，可以及時(shí)對(duì)蔬菜中的農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測(cè)。

（二）污水處理

現(xiàn)階段，我國(guó)常用的有機(jī)廢水處理方式分為兩種：一是物理化學(xué)處理法。物理法學(xué)處理法對(duì)于技術(shù)條件的要求較高，且使用成本高，并且在處理廢水的過(guò)程中可能還會(huì)造成水質(zhì)的重復(fù)污染。二是生物處理法。生物處理法無(wú)論是在技術(shù)條件要求還是在使用成本方面均要低于物理化學(xué)處理法，且不會(huì)對(duì)水質(zhì)環(huán)境造成污染，生物處理法也是最為常用的有機(jī)廢水處理法之一。使用生物處理法處理廢水時(shí)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(jī)廢水當(dāng)中酚類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行氧化或者催化，并對(duì)一些含毒量較高的酚類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行降解處理。例如：很多農(nóng)業(yè)廢水中會(huì)含有一定量的農(nóng)藥殘留，使用固定化酶技術(shù)處理農(nóng)業(yè)廢水能夠起到較為有效的處理效果。此外，在酸性環(huán)境的條件下，固定化漆酶還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于氯苯嘧啶醇的有效降解。隨著固定化酶技術(shù)在污水處理中的廣泛使用，越來(lái)越多的新型污水處理方式得到了應(yīng)用。通過(guò)使用聯(lián)合固定化技術(shù)將幾種不同的固定化酶聯(lián)合在一起，可以將不同固定化酶的優(yōu)勢(shì)發(fā)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(lián)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于染料污水的有效處理，而染料污水的脫色率基本可以達(dá)到80%左右，染料污水中的苯胺物質(zhì)降解率基本可以達(dá)到90%左右，這一處理效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他的污水處理方式。而在處理造紙廠廢水時(shí)，可以將潔凈型枯草桿菌淀粉固定化酶吸附在苯酚甲醛樹(shù)脂上，并將聯(lián)合物質(zhì)投放在造紙廠廢水當(dāng)中停留2d，可以清除造紙廠廢水中78%以上的懸浮膠態(tài)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(dāng)中的二氧化碳數(shù)量呈現(xiàn)出了逐漸增加的現(xiàn)象，而大氣污染現(xiàn)象已經(jīng)成為了一種全球性質(zhì)的污染現(xiàn)象。而使用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)的海藻酸則可以有效將大氣當(dāng)中的二氧化碳轉(zhuǎn)變成甲醇物質(zhì)。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(jīng)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(chǎn)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于自然環(huán)境的保護(hù)，清潔生產(chǎn)技術(shù)得到了廣泛的使用。作為清潔生產(chǎn)中的核心技術(shù)之一，固定化酶技術(shù)憑借自身對(duì)于環(huán)境的高適應(yīng)性和低污染性成為了清潔生產(chǎn)中不可或缺的一部分。例如：造紙廠需要對(duì)紙漿進(jìn)行漂白處理，而在漂白處理時(shí)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(guò)程中產(chǎn)生的氯代有機(jī)物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)漂白環(huán)節(jié)的清潔生產(chǎn)。

（五）污泥處理

我國(guó)在處理污泥時(shí)，往往只會(huì)采取填埋處理。這種處理方式雖然具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，但卻會(huì)帶來(lái)一定的污染風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)固定化酶技術(shù)處理污泥，則可以清除掉污泥當(dāng)中的污染物質(zhì)，降低填埋污泥所造成的污染風(fēng)險(xiǎn)。例如：在污泥當(dāng)中添加嗜熱菌，嗜熱菌所分泌出的胞外酶可以將污泥當(dāng)中的懸浮固體降解，從而實(shí)現(xiàn)污泥處理零排放。

四、結(jié)語(yǔ)

綜合來(lái)看，固定化酶技術(shù)在環(huán)境工程中應(yīng)用已經(jīng)成為了大勢(shì)所趨，像環(huán)境監(jiān)測(cè)、污水處理、大氣治理、清潔生產(chǎn)和污泥處理中均可見(jiàn)到固定化酶技術(shù)的身影。廣泛使用并不意味著固定化酶技術(shù)的成熟，酶分離純化技術(shù)和固定化技術(shù)的技術(shù)要求依然較高，如何對(duì)現(xiàn)存的問(wèn)題進(jìn)行改良就成為了下一階段固定化酶技術(shù)的主要發(fā)展方向。不可否認(rèn)的是，固定化酶技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用效果較為出色，隨著越來(lái)越多的新型固定化酶得到應(yīng)用，固定化酶技術(shù)的應(yīng)用范圍會(huì)逐漸得到提高。我國(guó)的科技人員應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對(duì)于固定化酶技術(shù)的研究，從多個(gè)角度實(shí)現(xiàn)固定化酶技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭春明.淺析環(huán)境工程中固定化酶技術(shù)的應(yīng)用[J].科技傳播,2011.

[2]趙冬銀.淺析固定化酶技術(shù)在環(huán)境工程中的運(yùn)用[J].工程技術(shù):引文版,2016.

作者：蔣國(guó)樹(shù) 單位：四川中衡檢測(cè)技術(shù)有限公司