A. Khlifeh，B. Roozehni，A. M. Mordi，S. Imni，M. Mirdrikvnd

（a. 伊斯蘭科學(xué)與研究大學(xué)，德黑蘭，伊朗；b. 石油和技術(shù)大學(xué)研究中心，阿巴丹，伊朗）

利用生物表面活性劑凈化含油污水：菌濃度影響的評估

A. Khalifeha，B. Roozbehanib，A. M. Moradia，S. Imanib，M. Mirdrikvandb

（a. 伊斯蘭科學(xué)與研究大學(xué)，德黑蘭，伊朗；b. 石油和技術(shù)大學(xué)研究中心，阿巴丹，伊朗）

生物表面活性劑是由微生物產(chǎn)生的可降低界面張力的兩親性化合物。因此，生物表面活性劑可以增加溶質(zhì)溶解度、生物活性以及有機(jī)物的分解速率。本研究采用海洋假單胞菌類分析了生物表面活性劑對原油回收和隔離的作用。生物表面活性劑的制備是在玻璃燒瓶內(nèi)和實驗室條件下完成的。本研究試驗了兩個pH值范圍的四種不同濃度的鹽溶液，以期獲得打破油包水或水包油乳液將油與水隔離開來的最佳生物表面活性劑濃度。當(dāng)生物表面活性劑濃度為0.1%時可以達(dá)到最好的效果。

環(huán)境分解；生物分離；生物表面活性劑；假單胞菌；濃度

1. 前言

在全球范圍內(nèi)，尋找將石油和煉油產(chǎn)品從海洋生態(tài)系統(tǒng)中消除的最優(yōu)方法的研究，一直在繼續(xù)。從環(huán)境保護(hù)的角度考慮，生物降解在所有用于去除油污的物理及化學(xué)方法中是最經(jīng)濟(jì)也是最有益的[1]。幸運的是，大量的石油是通過海洋微生物降解，所以微生物的濃度在受污染區(qū)域相對更高一些也很好理解。因此，提供一個合適的條件可以加速油回收和分離的過程。適合生物降解的微生物可在一定條件下由受污染區(qū)域或?qū)嶒炇耀@得[2]。

色鹽桿菌生物降解反應(yīng)生成的產(chǎn)物在鹽溶液中能夠穩(wěn)定存在，因此用于吸收油污時具有優(yōu)勢。由于大多數(shù)的石油資源位于富鹽地區(qū)，色鹽桿菌可以高效的去除油污。生物表面活性劑常被用于污水凈化和烴類回收，他們可在石油化工、環(huán)境保護(hù)、采礦等領(lǐng)域用作乳化劑、發(fā)泡劑、增濕劑和清潔劑等[3]。生物表面活性劑的化學(xué)性質(zhì)已經(jīng)被用于石油開采領(lǐng)域，目前已成為越來越重要的增加開采效率的重要手段[4-5]。生物表面活性劑在污水凈化、污染土壤的再生等領(lǐng)域也收到了很大的關(guān)注。生物表面活性劑受到關(guān)注的原因在于其作為表面活性劑的分散作用以及環(huán)境友好的特點，如低毒性和可生物降解性[6]。

在本研究中，生物表面活性劑采自當(dāng)?shù)氐木N，我們分析了其對降低污染物濃度的影響以及其對周圍污染物的吸收效果。此外，作為一個環(huán)境友好的研究，油污也被清除了并回收利用了，因此沒有油污殘留在當(dāng)?shù)亍１疚囊矊⒎治錾锉砻婊钚詣ι锝档偷淖饔?。本文的目的在于采用Mahshahr出口港當(dāng)?shù)鼐N在現(xiàn)場和實驗室條件下，評估生物表面活性劑對原油環(huán)境分析的影響。

2. 材料和方法

A. 取樣

樣品取自伊朗Khuzestan省Persian灣附近KhurMusa市的Mahshahr出口港。樣品在菌種分離前保存在恒溫箱中。取樣點的鹽度、pH值和水溫在取樣前后分別進(jìn)行測定。

表1 材料及其在培養(yǎng)液中的濃度

圖1 不同鹽度條件下pH值每天的變動

B. 材料和細(xì)菌培養(yǎng)

原油環(huán)境分析測試所用到的材料及其在菌培養(yǎng)介質(zhì)中的濃度如表1所示。

葡萄糖作為碳水化合物源加入到培養(yǎng)盤中，NaNO3和酵母提取物作為氮源。1.5mL原油作為唯一的烴源，加入到培養(yǎng)盤中。所有的實驗均在250mL燒瓶中進(jìn)行。100mL體積濃度為2%的碳水化合物源、1mL的烴源、0.02g/L的酵母提取物加入到燒瓶中；濃度為105～106/mL的菌細(xì)胞加入到燒瓶中，燒瓶在轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分、溫度為32℃的保溫箱中放置1周。每天取一次樣以確定濁度。每天測定pH的變化并將其調(diào)整至初始值。

圖2 不同鹽濃度條件下利用濁度對細(xì)胞增長進(jìn)行分析的結(jié)果

3. 實驗室規(guī)模的實驗設(shè)計

本部分通過設(shè)計并實施實驗室規(guī)模的實驗，評估了生物表面活性劑的油吸收量，分析了pH值的變動和鹽度的影響。

A. pH值的影響

為了測定pH值的變動對原油環(huán)境降解的影響，將濃度為105～106的假單胞菌注入到兩個含有100ml培養(yǎng)基質(zhì)的250mL燒瓶中，培養(yǎng)基質(zhì)中含有烴類和碳水化合物?；|(zhì)的pH值分別調(diào)整為8.0和8.5，燒瓶隨后置于轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分、溫度為32℃的保溫箱中。每天記錄pH值的變動并隨后調(diào)節(jié)至初始值。圖1顯示了這些變動所產(chǎn)生的影響。

B. 鹽度的影響

準(zhǔn)備8個250mL燒瓶，每個含有100mL菌培養(yǎng)介質(zhì)，鹽度分別為0.25、0.5、1、2%，溶液的pH值調(diào)節(jié)至8～8.5；待測定菌種隨后注入現(xiàn)場。燒瓶置于轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分、溫度為32℃的保溫箱中，放置一周。為了測定溶液的濁度，連續(xù)六天取樣，每天測量pH值一次，并隨后調(diào)整至初始值[6]。

4. 結(jié)果評估

A. 菌細(xì)胞的增長和生物表面活性劑的生產(chǎn)

假單胞菌數(shù)量上的增長實際上代表了原油作為碳源和能源的消耗。5天后得到的結(jié)果與前人采用同樣菌種得到的結(jié)果是類似的[7]。與其他菌種如芽孢桿菌相比，假單胞菌的增長是由于其更好的生物降解特點造成，在其他的化學(xué)培養(yǎng)研究中該因素的權(quán)重排在營養(yǎng)液、培養(yǎng)基質(zhì)的狀態(tài)和鹽度之后[4]。圖2顯示了利用濁度評估不同鹽濃度的細(xì)胞增長分析。

B. 原油廢水中不同生物表面活性劑的濃度分析

本研究中，當(dāng)生物表面活性劑濃度為0.1%時，菌培養(yǎng)基質(zhì)顯示了大量的細(xì)胞增長和更強(qiáng)的分離活性，這與文獻(xiàn)中的研究結(jié)果是類似的[6]。當(dāng)濃度更高時，分離活性并未明顯增加，生物表面活性劑在濃度極低時也進(jìn)行了測定[8]。當(dāng)生物表面活性劑濃度為0.1%時，生物降解最大量為89%。

本研究中，生物表面活性劑是由油污在降解過程中生成的，生物表面活性劑的影響分析通過在不同體系濃度分別為0.25%、0.5%、0.15%和0.1%的表面活性劑溶液測定。當(dāng)生物表面活性劑的濃度為0.1%、pH值為8.5、鹽濃度為1%的條件下，生物降解的效果最好。結(jié)果和比較如圖3所示?？偟奈廴疚锪繛?000ppm，該圖按比例放大至全部污染物。

圖3 總污油量為1000ppm時的殘油

C. 實驗室規(guī)模的降解和分離分析

在燒瓶中進(jìn)行的實驗室規(guī)模的測試結(jié)果顯示，當(dāng)采用磷源和氮源的培養(yǎng)基質(zhì)生產(chǎn)表面活性劑時，降解及分離效果最好[9]。對所有參數(shù)的分析結(jié)果表明，生物表面活性劑的存在是水包油乳液被打破的最重要的原因。

5. 結(jié)論

采用一般方法在培養(yǎng)盤中生成生物表面活性劑，隨后生物表面活性劑通過連續(xù)加入到污染源，可以達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。目前，生物表面活性劑法已成為一種將污水中殘油回收的最重要的方法。通過添加生物表面活性劑增加了油的降解度并對其進(jìn)行了分離。結(jié)果顯示，通過生物表面活性劑生產(chǎn)的菌細(xì)胞比化學(xué)表面活性劑要有效得多。另外，生物表面活性劑也因為其低毒性和可生物降解性而更加具有優(yōu)勢。

致謝：特別感謝石油和技術(shù)大學(xué)和Iman Khomeini醫(yī)院的無私幫助。

[1] G. H. Ebrahimipur, J. Fuladi, A. Ferdosi,“Environmental factors’ effect assessment on crude oil separation via extreme haluphil oil eater bacteria producing biosurfactant Pars Q2 and Gravimeter of oil cuts consumed by these bacteria in optimum conditions”, Natural Science Journal, Vol. 13, pp. 59-70, 2005 (in Persian).

[2] G. H. Ebrahimipur, J. Fuladi, A. Ferdosi,“Separation and specification of RK extreme haluphil oil eater bacteria bearing biosurfactant and assessment of salt concentration amount on crude oil separation via this “suyeh””, Natural Science Journal, Vol. 12, pp. 9-20, 2004 (in Persian).

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Study on the application of nonionic surfactants in detergent

A. Khalifeh，B. Roozbehani， A. M. Moradi， S. Imani， M. Mirdrikvand

Biological decomposition techniques and isolation of environmental pollutions using biosurfactants bacteria are effective methods of environmental protection. Surfactants are amphiphilic compounds that are produced by local microorganisms and are able to reduce the surface and the stresses between surfaces. As a result, they will increase solubility, biological activity, and environmental decomposition of organic compounds. This study analyzes the effects of biosurfactants on crude oil recovery and its isolation using pseudomonas sea bacteria species. Preparation of biosurfactants was done in glass flasks and laboratory conditions. Experiments were carried out to obtain the best concentration of biosurfactants for isolating oil from water and destroying oil-inwater or water-in-oil emulsions in two pH ranges and four saline solutions of different concentrations. The most effective results were gained when a concentration of 0.1% biosurfactants was applied.

environmental decomposition；biological separation；biosurfactant；pseudomonas；concentration.

TQ423

A

1672-2701（2016）01-46-05