環(huán)境保護(hù)與生物技術(shù)(編輯修改稿)
2024-08-31 17:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 行性較差。為提高脫硫效率，近年來研究人員把煤的物理選煤技術(shù)之一的浮選法和微生物處理相結(jié)合， 即把煤粉碎成微粒與水混合，并將微生物加入溶液中，讓微生物附著在黃鐵礦表面，使其表 面變成 親水性，能溶于水。在浮選中其難以附著在氣泡上，下沉至底部，從而把煤和黃鐵礦分開。由于它僅處理黃鐵礦的表面，因此脫硫時(shí)間只需數(shù)分鐘即可，從而大幅度縮短了處理時(shí)間，可脫除無機(jī)硫約70%。另外，該法在把煤中的黃鐵礦脫硫時(shí)，灰分也可同時(shí)沉底，所以也具有脫去灰分的優(yōu)點(diǎn)。 等采用Thiobacillus ferrooxidans 177。、煤漿濃度2 %、1010個(gè)/g、pH2的條件下，對(duì)美國一種高硫煤(總硫＞%，黃 鐵 礦硫＞%)處理2分鐘后，用常規(guī)浮選分離，結(jié)果精煤總硫降至6~%，黃鐵礦硫脫除率 達(dá)75%以上，而若無細(xì)菌處理，%，基本沒有脫除。Attia等對(duì)皮茲堡兩 %(%)%的煤樣利用微生物進(jìn)行了約10分鐘的處理 ，前一種煤樣黃鐵礦和灰分的脫除率達(dá)到80%和60%以上，另一煤樣也顯示了相似的結(jié)果。日本Ohmu ra等也開展了一系列類似的研究，取得了良好的脫硫效果。目前，浮選法微生物脫硫已成為國際上潔凈煤技術(shù)開發(fā)的熱點(diǎn)。我國在煤的微生物脫硫方面的研究起步較晚，80年代中期后，我國一些研究人員在利用微 生物進(jìn)行煤脫硫(包括有機(jī)硫)方面開展了一些基礎(chǔ)研究工作。從松藻煤礦分離到氧化亞鐵硫 桿菌，～，％～%。國家環(huán)境保護(hù)總局資助，中國環(huán)境科學(xué)研究院生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了浮選法微生物脫硫 工 藝的可行性研究。結(jié)果顯示該工藝是相當(dāng)可行的。在中性條件下，經(jīng)約30分鐘的微生物處理 ， 可脫除無機(jī)硫達(dá)60%，比純物理浮選提高約1倍。目前該技術(shù)正進(jìn)行擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)，預(yù)計(jì)將 在未來1～2年內(nèi)完成，從而為該項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。造紙工業(yè)中的生物制漿和生物漂白技術(shù)造紙工業(yè)是世界上六大污染工業(yè)之一。我國造紙行業(yè)年排放廢水量達(dá)40億噸，占全國工業(yè)廢 水排放量的1/6，其中有機(jī)污染物(以BOD計(jì))達(dá)170萬噸，約占全國工業(yè)廢水中有機(jī)污染物總 量的1/4。在用植物材料進(jìn)行化學(xué)制漿與化學(xué)漂白過程中，含有大量木質(zhì)素、半纖維素和有 害 物質(zhì)的廢液被傾倒入江河湖泊中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。多年來，人們不懈地努 力，試圖開發(fā)出無污染和高效率的制漿造紙新工藝，以減少污染，保護(hù)環(huán)境。造紙工業(yè)中的制漿和漂白工序是污染物產(chǎn)生的主要工序。與化學(xué)法相比，雖然機(jī)械法制漿可 以大大提高紙漿得率，從而節(jié)省大量林木資源。但是，磨木漿的能量消耗很大，而且成品紙 的強(qiáng)度等質(zhì)量性能不如硫酸鹽漿，因而限制了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。生物技術(shù)可以幫助解決這些 問題，其中最具吸引力和挑戰(zhàn)性的是生物制漿與生物漂白。因?yàn)樵旒埞I(yè)廢水主要由蒸煮黑 液和漂白廢液組成，采用生物制漿與生物漂白可以有效減少這些廢液的產(chǎn)生。利用微生物與 微生物酶類進(jìn)行生物制漿與生物漂白具有很大的優(yōu)勢和潛力，因?yàn)槲⑸飿O易生長繁殖，酶 催化反應(yīng)具有高度專一性，反應(yīng)條件溫和，并且高效無污染。1987年，在美國政府和Weaver 工業(yè)公司等造紙企業(yè)的支持下，組建了生物制漿財(cái)團(tuán)，由美國農(nóng)業(yè)部林產(chǎn)研究所聯(lián)合威斯康 星大學(xué)、明尼蘇達(dá)大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)，開展了長期深入的研究工作。他們選出了一株能快速生 長 并選擇性從木材中除去木素的白腐菌(Ceriporiopsis subvermispora)。把它接種到用蒸汽 簡單滅過菌的木片上，用強(qiáng)制通風(fēng)的辦法來控制溫濕度，培養(yǎng)2周后，用于熱機(jī)法制漿，已完成了50噸規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，不僅可以節(jié)省能耗38%，提高設(shè)備生產(chǎn)能力，而且可以 減少樹脂問題，明顯改善成紙的強(qiáng)度性能。目前他們正在努力加快新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，并力圖 將新技術(shù)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到亞硫酸鹽漿、硫酸鹽漿，乃至非木材漿中去。木質(zhì)素是造紙工業(yè)中有效利用纖維素的最大障礙。在化學(xué)制漿過程中，大部分木質(zhì)素可從木材、草類或其他粗原料的纖維中除去，但還殘留大約3～12%，這部分殘留的木質(zhì)素會(huì)造成紙 漿褐色，并降低紙張的強(qiáng)度。因此，需要對(duì)紙漿進(jìn)行漂白。傳統(tǒng)的化學(xué)漂白法是采用多段的 氯/二氧化氯漂白及堿提取來去掉木質(zhì)素，在廢水中會(huì)有大量含氯的、致癌致畸的物質(zhì)，如 呋喃、二惡英等，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。80年代初，西方工業(yè)國家工業(yè)污染控制戰(zhàn)略出現(xiàn)了重大變革，以污染預(yù)防取代了污染治理。芬蘭率先將生物預(yù)漂白技術(shù)引入制漿造紙工業(yè)中。用木聚糖酶對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)漂白，可以減少隨后 的化學(xué)漂白用氯量30％～40%，廢液中有機(jī)氯化物與毒性物含量顯著減少。至今，用于生物預(yù)漂白的木聚糖酶已經(jīng)經(jīng)歷了三代的發(fā)展。從第一代酸性酶，第二代中性酶，到第三代堿性酶。 目前，對(duì)第三代木聚糖酶的研究與應(yīng)用正進(jìn)入高峰期，采用基因工程與蛋白質(zhì)工程手段獲得 性質(zhì) 優(yōu)良的耐熱耐堿木聚糖酶已成為各相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的研究熱點(diǎn)，期望不久的將來重組酶會(huì)更有效 地應(yīng)用于漂白工藝中。目前，酶法助漂新工藝在歐洲和北美的30余家大型紙廠得到應(yīng)用，成 為生物技術(shù)在造紙工業(yè)應(yīng)用最成功的一例。加拿大已有約10%的硫酸鹽法紙漿廠采用了該新工藝。丹麥諾和諾德公司和美國山道斯化學(xué)公司等多家酶制劑廠商，紛紛推出了專門用于紙漿處理的木聚糖酶和纖維素酶新產(chǎn)品。由于木聚糖酶處理工藝是通過降解除去紙漿表面再沉積的半纖維素等方式，來幫助化學(xué)漂劑漂白的。木聚糖酶只能起到助漂的作用，不能真正替代化學(xué)漂劑。因此，生物預(yù)漂白并不能完全替代化學(xué)漂白，能減少污染
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