키워드: 중금속 다환 방향족 탄화수소의 생물학적 계면 활성제 수리
생물표면활성제는 미생물이 일정한 조건 하에서 대사를 배양하는 과정에서 분비되는 표면활성을 지닌 대사산물이다. 화학적으로 합성 된 계면 활성제에 비해 생물학적 계면 활성제는 구조적 다양성, 생분해성, 광범위한 생물학적 활성 및 환경 온화성과 같은 많은 독특한 특성을 가지고 있습니다.
표 1 생물표면활성제의 종류와 그 생산균
생물학적 계면 활성제
세균을 생산하다
트레 할로 오스 에스테르
파라핀 절균
코리 네 박테 리움 속.
홍평홍구균
쥐리당지
녹농균 (녹농균)
회화나무 당지
지방 염주균과 두꺼비구 의효모.
포도당, 과당, 자당 에스테르
코리 네 박테 리움 속.
홍평홍구균 .. 홍평)
셀룰로오스 이당에스테르
옥수수 흑가루균
지방다당
아세트산 칼슘 Acinetobacter rag 1
슈도모나스속.
지방펩타이드
바실러스 서브 틸리 스 (바실러스 서브 틸리 스)
지의류 포자균과 형광 슈도모나스.
오르니 틴, 라이신, 펩타이드
산화황균
스키아 스트렙토 마이신
왁스 같은 포도당균
인지질
T. 산화황
지방산
토끼 방망이균
파라핀 절균
2 생물학적 계면 활성제 생산
현재, 생물 표면활성제는 미생물 발효법과 효소법의 두 가지 생산 방법을 가지고 있다.
발효 생산 시 생물표면활성제의 종류와 생산량은 주로 생산균의 종류, 성장단계, 탄소기질의 성질, 배양기 중 N, P, 금속이온 Mg2+ 와 Fe2+ 의 농도와 배양조건 (pH, 온도, 휘핑 속도 등) 에 달려 있다. ). 예를 들어, Davis 등 [5] 은 용존 산소와 유한질소가 고갈된 상태에서 최대 농도의 사반틴 (439.0 mg/L) 을 얻을 수 있다는 것을 발견했다. 북본 등 [6] 은 남극 가짜 실크 효모의 휴식 세포를 사용하여 단로당 에리트레아톨을 생산한다. 배양 조건을 최적화한 후 최대 생산량은 140 g/L 에 달할 수 있다. 발효법 생산생물표면활성제는 생산원가가 낮고 품종이 많고 공예가 간단하다는 장점이 있어 대규모 공업화 생산을 용이하게 하지만 제품 분리순화 비용은 높다.
미생물 발효와 비교해, 효소로 합성 된 계면 활성제 분자의 대부분은 상대적으로 구조가 간단하지만 우수한 표면 활성성을 갖는다. 추출 비용이 낮고, 2 차 구조 개조가 편리하고, 순화하기 쉽고, 고정화효소는 재사용할 수 있고, 효소로 합성된 표면활성제는 약물성분과 같은 고부가가치 제품을 생산하는 데 사용할 수 있다는 장점이 있다. 현재 효소 제제 비용은 비교적 높지만, 유전공학기술을 통해 효소의 안정성과 활성화를 강화함으로써 생산비용을 낮출 것으로 예상된다.
3 생물학적 계면 활성제 추출
발효산물 추출 (하류 처리라고도 함) 은 총 생산비용의 약 60% 를 차지하며 생물표면활성제 제품 상용화에 큰 걸림돌이다. 생물 표면활성제의 최적 추출 방법은 발효 작업과 이화 성질에 따라 다르다. 이 가운데 용제 추출은 가장 일반적으로 사용되는 추출 방법이다. Kuyukina 등 [7] 메틸 숙부틸에테르로 홍구균이 생산한 생물표면활성제를 추출하면 높은 생산량 10 mg/L 을 얻을 수 있으며, 초과여과는 생물표면활성제를 추출하는 새로운 방법이다. 임등 [8] 분자량이 30,000da 인 한외 여과막을 이용하여 마른 풀나물 발효액에서 지방펩티드 생물표면활성제 사반티소를 추출해 95% 의 득률을 보였다. Mattei 등은 생물표면활성제를 연속적으로 추출하는 장치를 설계했다. 제품은 접선 흐름 필터링을 통해 연속적으로 추출할 수 있으며 생산율은 최대 3 g/L[ 1] 입니다. 연속 발효 생산과 일치하는 제품 추출 방법은 거품 분리법, 이온 교환 수지법 등이다. Davis 등 [9] 거품 분리법을 사용하여 마른 풀나물 포자균이 생산하는 사반틴을 연속적으로 추출해 생산률이 7 1.4% 에 달했다. 쥐이당지의 추출공예는 원심여과를 통해 세포를 제거한 다음 흡착층을 통해 Amberlite XAD-2 수지에 쥐 이당지를 농축한 다음 이온 교환층을 통해 순수화한다. 마지막으로 증발과 동결 건조를 통해 순도가 90% 인 완제품을 얻을 수 있으며 수율은 60%[2] 입니다.
환경 공학에서 생물학적 계면 활성제의 응용
화학적으로 합성 된 많은 계면 활성제는 내화성, 독성 및 생태계에 축적 된 특성으로 인해 생태 환경을 파괴합니다. 이와는 대조적으로, 생물표면활성제는 쉽게 생분해되고 생태환경에 독이 없는 특징으로 환경공학의 오염통제에 더 적합하다. 예를 들어, 유독한 금속 이온을 제거하고 유기물과 중금속으로 오염된 장소를 복구하기 위해 폐수 처리 과정에서 전기를 띤 콜로이드 입자를 끌어들이는 부유 수집기로 사용할 수 있습니다.
4. 1 폐수 처리 중 적용
생물법으로 폐수를 처리할 때 중금속 이온은 종종 활성 슬러지 속의 미생물 균군을 억제하거나 독살한다. 따라서 중금속 이온이 함유된 폐수를 생물법으로 처리할 때 사전 처리가 필요하다. 현재 수산화물 침전법으로 폐수에서 중금속 이온을 제거하는 것이 일반적이지만, 침전 효율은 수산화물 용해도에 의해 제한되어 응용효과가 좋지 않다. 부선법을 사용하여 폐수 전처리를 할 때 사용된 부선수집기 (예: 화학합성된 표면활성제 12 탄기 술폰산 나트륨) 가 후속 처리 과정에서 분해되기 어려워 2 차 오염을 일으키기 쉬우므로 제한을 받는 경우가 많다. 따라서 생분해되고 독이 없는 대체품을 개발할 필요가 있는데, 생물표면활성제는 바로 이런 장점을 가지고 있다. 그러나 국내외에서 이 방면에 대한 응용 연구는 매우 적고 최근에야 보도되었다. Zouboulis 등 [10] 생물표면활성제를 수거제로 공업폐수에 광범위하게 존재하는 두 가지 유독금속이온 Cr4 ++ 와 Zn2 ++ 의 문제를 연구했다. 그 결과, Savantin 과 지의류 포자균은 모두 알파 αFeO(OH) 나 Cr4++ 와 FeCl3 을 잘 분리할 수 있는 것으로 나타났다. 6H2O 로 형성된 킬레이트는 Cr4+ 제거율 (50 mg/L) 을 크게 높여 100% 에 육박했다. PH 6 에서는 킬레이트에서 Zn2+(50 mg/L) 의 제거율이 96% 에 달하지만, 같은 조건에서 지의류나물 포자균의 처리 효과는 분명하지 않고 제거율은 약 50% 에 달한다.