環(huán)境保護與生物技術(編輯修改稿)
2025-08-31 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之一的浮選法和微生物處理相結合， 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，因此脫硫時間只需數(shù)分鐘即可，從而大幅度縮短了處理時間，可脫除無機硫約70%。另外，該法在把煤中的黃鐵礦脫硫時，灰分也可同時沉底，所以也具有脫去灰分的優(yōu)點。 等采用Thiobacillus ferrooxidans 177。、煤漿濃度2 %、1010個/g、pH2的條件下，對美國一種高硫煤(總硫＞%，黃 鐵 礦硫＞%)處理2分鐘后，用常規(guī)浮選分離，結果精煤總硫降至6~%，黃鐵礦硫脫除率 達75%以上，而若無細菌處理，%，基本沒有脫除。Attia等對皮茲堡兩 %(%)%的煤樣利用微生物進行了約10分鐘的處理 ，前一種煤樣黃鐵礦和灰分的脫除率達到80%和60%以上，另一煤樣也顯示了相似的結果。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開發(fā)的熱點。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 生物進行煤脫硫(包括有機硫)方面開展了一些基礎研究工作。從松藻煤礦分離到氧化亞鐵硫 桿菌，～，％～%。國家環(huán)境保護總局資助，中國環(huán)境科學研究院生物工程重點實驗室進行了浮選法微生物脫硫 工 藝的可行性研究。結果顯示該工藝是相當可行的。在中性條件下，經(jīng)約30分鐘的微生物處理 ， 可脫除無機硫達60%，比純物理浮選提高約1倍。目前該技術正進行擴大規(guī)模試驗，預計將 在未來1～2年內(nèi)完成，從而為該項目的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎。造紙工業(yè)中的生物制漿和生物漂白技術造紙工業(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40億噸，占全國工業(yè)廢 水排放量的1/6，其中有機污染物(以BOD計)達170萬噸，約占全國工業(yè)廢水中有機污染物總 量的1/4。在用植物材料進行化學制漿與化學漂白過程中，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。與化學法相比，雖然機械法制漿可 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 的強度等質(zhì)量性能不如硫酸鹽漿，因而限制了這項技術的發(fā)展。生物技術可以幫助解決這些 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。因為造紙工業(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 微生物酶類進行生物制漿與生物漂白具有很大的優(yōu)勢和潛力，因為微生物極易生長繁殖，酶 催化反應具有高度專一性，反應條件溫和，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，組建了生物制漿財團，由美國農(nóng)業(yè)部林產(chǎn)研究所聯(lián)合威斯康 星大學、明尼蘇達大學等研究機構，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，用強制通風的辦法來控制溫濕度，培養(yǎng)2周后，用于熱機法制漿，已完成了50噸規(guī)模的實驗。結果顯示，不僅可以節(jié)省能耗38%，提高設備生產(chǎn)能力，而且可以 減少樹脂問題，明顯改善成紙的強度性能。目前他們正在努力加快新技術的產(chǎn)業(yè)化，并力圖 將新技術的應用范圍擴大到亞硫酸鹽漿、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)素會造成紙 漿褐色，并降低紙張的強度。因此，需要對紙漿進行漂白。傳統(tǒng)的化學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，在廢水中會有大量含氯的、致癌致畸的物質(zhì)，如 呋喃、二惡英等，造成嚴重的環(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，以污染預防取代了污染治理。芬蘭率先將生物預漂白技術引入制漿造紙工業(yè)中。用木聚糖酶對紙漿進行預漂白，可以減少隨后 的化學漂白用氯量30％～40%，廢液中有機氯化物與毒性物含量顯著減少。至今，用于生物預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，對第三代木聚糖酶的研究與應用正進入高峰期，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實驗室的研究熱點，期望不久的將來重組酶會更有效 地應用于漂白工藝中。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用，成 為生物技術在造紙工業(yè)應用最成功的一例。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，不能真正替代化學漂劑。因此，生物預漂白并不能完全替代化學漂白，能減少污染
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