吸附固定化技術在環境污染治理中的研究進展

耿東穎

摘 要：城市的環境直接影響居民的健康，而很多經濟發展水平相對比較高的城市都存在著各種程度相對嚴重的環境污染問題，大部分環境污染問題都是由工業生產以及日常性的污染行為造成的，無論對待哪一種環境污染問題，相關人員都必須要將治理工作做好，借此來減輕環境污染問題的強度。在治理環境污染的可應用技術之中，吸附固定化技術能夠發揮出比較好的應用效果，本文對這種治理環境的技術研究情況進行展示。

關鍵詞：吸附固定化技術；環境污染；治理；研究進展

針對現代化城市開展環境治理工作時，治理人員首先需要明確具體的環境問題，再選定合適且有效的技術手段進行治理。在面對水污染這一問題時，很多治理人員都會優先選擇固定化的治理技術，通過微生物來給工業廢水施加生物處理，這種技術在保護水環境的工作中發揮著極為重要的作用。在治理水環境存在的污染問題時，工作人員可以將這種方法與其他的治理方法結合應用，確保治理效果。本文對該技術領域內的專業人士在近幾年的研究成果加以展示與講解。

1 吸附固定化技術概述

固定化技術在各種環境問題治理工作中均發揮著極為重要的作用，通過物理或者化學方法可以將處于游離狀態的酶或者微生物有效分離，在一定的活性影響之下，這種技術可以被反復應用，這種方法能夠將微生物的密度充分增加，微生物的速失率也能被降低，降解速率也能夠被充分提升。在固定化的微生物的技術系統之中，可選用的具體方法包括吸附法、交聯法與包埋法三種，這三種技術極具差異性，包埋法應用成本高，使用過程極為復雜，同時不能再生，而交聯法會增大活性損失，同時應用的交聯劑的價格也比較昂貴，降解效率也不高。而本文著重研究的吸附法可以對微生物的分子與靜電力與有效利用，使微生物附著在附加劑上，載體與微生物之間具有比較弱的結合力，極為容易實現菌體脫離的應用目的，更為重要的是這種方法不需要經過比較復雜的治理過程，不需要消耗過高的環境治理成本，其載體也能夠實現再生。

固定化中吸附法可分為物理吸附和離子吸附。物理吸附是使用具有高吸附能力的物質，如話性炭、陶粒等吸附劑，將微生物吸附在表面固定化。離子吸附是利用微生物在解高狀態下離子健合作用而固定于帶有相反電荷的離子交換劑上，常見的離子交換劑有DEAE-纖維素、CM-纖維來等。吸附法固定化微生物機理主要為目標菌種表面與載體表面的：靜電作用、氫鍵、疏水作用和π電子親和力等作用、分子間作用力。在吸附固定化過程中，幾種機理可能同時發生，但以某一種吸附機理為主。

2 當前研究情況分析

以下對吸附固定法之中應用的主要載體材料進行分析，以此明確該處理技術的研究狀況：

2.1 無機載體分析

無機載體最為顯著的特點就是使用時間長、成本偏低、穩定性極好且具有極高的機械強度，屬于實用性的無機載體，在吸附處理法之中比較常見。

一般是借助吸附方法來制備固定化顆粒，或經小分子化學改性以共價鍵合方式制備固定化顆粒。但缺點是無機載體的結構不易調控，影響傳質且鍵合酶的能力差，但可與傳統有機聚合物載體材料形成互補體系。SU等以蛭石為載體，吸附固定毛霉及芽抱桿菌，用于降解上壤中的苯井[a]芘。4d內，革州[a]芘的降解率高達95.3%.而游離菌組的陳解率儀為79.6%，Balfanz等用粘士吸附固定的產破桿菌，提高了土壤中對氯苯粉的降解速率。劉幽燕等利用本堿桿菌降氛，以沸石為載體進行吸附法固定化，降解率能達到90%。周林成用普通陶粒吸附固定化微生物單級去除工業污水中CODCrCODCr去除率達91.1%。烏日娜用聚乙烯亞胺涂覆改性漿料纖維為載體，利用離子吸附法固定化果膠酸處理造紙廢水。比游離酶有更寬的PH和溫度適用范圍，具有更好的穩定性和更高的催化分解速率。

2.2 有機載體分析

在吸附法固定化中，天然生物質材料經濟、無毒，可提供微生物生長所需碳源等養分，比表面積大，孔比容積大，結構較穩定易化學改性，修飾表面，大幅改善載體的生物相容性，提高對酶和微生物的親和力，提供有利于微生物生長及其表面酶促反應微環境，從而得到理想固定化材料。因此，近來有機載體主要是生物質材料在廢水處理中得到較多的研究和應用。直接以天然生物質材料作為載體，吸附能力較弱，載體和細胞易脫落。周珊等人以竹炭為載體，用吸附法將硝化閑反硝化菌等微生物固定在竹炭上，系統中可發生同時硝化反硝化作用氨氮去除率可達70%以上。

謝冬瑾以稻草粉末、棉花稈粉木木屑、麥稈粉術、花生殼粉末等為載體，采用吸附法固定白腐真菌降解焦化廢水，3天COD去除率可達84.89%粉類的去除率達70.38%盧永以玉米芯為載體，采用吸附法制備固定化菌劑進行除油研究，玉米芯固定化微生物的除油率為47.6%～50.7%，高于相應生物炭的除油率43.5%。對天然生物質材料進行表面修飾，結合力增強，穩定性增高，但細胞易降低話性。張秀霞等人采用酸性氧化改性的生物秸（XMG）為載體制各固定化微生物用于石油污染土壤的修復，微生物的吸附

2.3 復合載體分析

前文對于吸附固化方法中的無機載體與有機載體的研究情況進行了闡述，兩種載體各有優缺點，能夠被應用到存在不同的污染問題的水環境之中，而研究人員對兩種載體進行了結合性的研究，開發出了復合型的載體，這種載體可以自行形成互補系統，其在固化研究領域之中有極為樂觀的前景，有學者在消除水環境之中的COD物質時，會應用固定化活性污泥，其主要的載體材料包括殼聚糖與海藻酸鈉，同時結合了硅藻土、活性炭等材料，確保復合載體的應用合理性。

這種復合型載體也存在一定的應用問題，其選材工作比較精細，對于治理操作的要求也比較多，材料制備成本也相對偏高，載體與吸附法細胞之間的結合力度比較弱，載體會出現頻繁再生的情況，因此這種復合型的載體在本文介紹的吸附法之中應用的比較少，而在包埋法與交聯法之中與應用的反而比較多。

3 結束語

本文的研究內容為環境治理技術，主要對吸附固定化治理技術進行了分析，這種技術之所以會被頻繁應用于治理水環境的工作之中，不僅僅是因為其治療效果比較徹底，同時還是因為該種技術應用方式極為簡單，相比其他高成本的治理技術，這種治理技術還具有經濟化的應用優勢，但是其在我國的工業廢水治理工作中的應用時間還比較短，因此不成熟之處也比較明顯，甚至應用不當時，還會出現二次污染的問題，因此在改進這種水環境治理技術時，可以針對其現有的缺陷確定改進方向。

參考文獻

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