前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的微生物研究方向主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:中成药;木香顺气丸;微生物限度;验证
Abstract:Objective To provide a method of the microbial limit test for proprietary chinese medicine Muxiangshunqi Pill and carry out the verification of the method test of method.Methods Routine method,medium dilution method(0.5ml/dish and 0.2ml/dish)were adopted for the test according to test methods of Chinese Pharmacopoeia 2010 edition of a microbial limit.Results Based on recovery test,the number of bacteria were tested by medium dilution method(0.2ml/dish),molds and yeasts were tested by routine method,and using the toutine method for the inspection of the control bacteria.Conclusion The method can be used for microbial limit for proprietary chinese medicine Muxiangshunqi Pill.
Key words:Proprietary chinese medicine;Muxiangshunqi Pill;Microbial limit;Validation
木香顺气丸是由木香、砂仁、香附、槟榔、甘草、陈皮、厚朴、枳壳、苍术、青皮等中药组成的复方制剂,主治行气化湿,健脾和胃,用于湿浊中阻、脾胃不和所致的胸膈痞闷、脘腹胀痛、呕吐恶心、嗳气纳呆。按照《中国药典》2010年版规定,在进行药品中微生物限度检查时,只有在该检验条件下的样品浓度不足以抑制污染微生物的生长时,才能使供试品中的微生物的得到真实反映,从而保证检验结果的科学性和准确 性[1]。对于具有抑菌作用的品种,必须采取一定的措施,如培养基稀释法、离心沉淀法、薄膜过滤法或其中2种方法连用,消除其抑菌作用后,再进行检验,以保证方法的可靠性[2]。在进行木香顺气丸微生物限度检查时发现其具有一定的抑菌作用,故建立了木香顺气丸微生物限度检查方法,为该类品种制定微生物限度标准提供了科学依据。
1仪器与材料
1.1仪器MJ-Ⅱ 型霉菌培养箱(生产企业:上海一恒科技有限公司),SPX-150型生化培养箱(生产企业:上海金慧科电子有限公司),SPX-250B-Z型生化培养箱(生产企业:上海博迅实业有限公司医疗设备厂)。
1.2样品 木香顺气丸(陕西利君现代中药有限公司,规格:8袋/盒)。
1.3稀释液 0.9%无菌氯化钠溶液(用于菌液稀释);pH 7.0无菌氯化钠-蛋白胨缓冲液(用于供试品制备)(按中国药典方法制备,高压蒸汽灭菌法灭菌)
1.4培养基 营养琼脂培养基(批号140807)、玫瑰红钠琼脂培养基(批号140904)、胆盐乳糖培养基(批号140912)、MUG培养基(批号150413)、乳糖胆盐发酵培养基(批号150310)、改良马丁液体培养基(批号140905)、氯化钠蛋白胨缓冲液(批号141213)均由北京陆桥技术有限公司生产。
1.5阳性对照菌 枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)[CMCC(B)63501]、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)[CMCC(B)26003]、大肠埃希菌(Escherichia coli)[CMCC(B)44102]、白色念珠菌(Candida albicans)[CMCC(F)98001]、黑曲霉(Aspergillus niger)[CMCC(F)98003]均由陕西省食品药品检验所提供。
2方法
2.1菌液制备 接种大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌至营养琼脂培养基上,35℃培养24 h;接种白色念珠菌至改良马丁琼脂培养基上,25℃培养48 h,以上培养物均用0.9%无菌氯化钠溶液制成50~100 cfu/ml的菌悬液;接种黑曲霉菌至改良马丁琼脂斜面25℃培养5 d(用0.05%聚山梨酯80的0.9%无菌氯化钠溶液洗脱孢子,标准管比浊),再将培养物用0.05%聚山梨酯80的0.9%无菌氯化钠溶液制成50~100 cfu/ml的菌悬液。
2.2供试品溶液制备称取供试品10 g,研细,加稀释液100 ml,制备成1∶10供试液。
2.3常规法
2.3.1试验组 取1∶10供试液1 ml和试验菌50~100 cfu,采用常规法进行细菌、霉菌和酵母菌数的测定。
2.3.2菌液组 取试验菌液1 ml,采用常规法测定所加试验菌数。
2.3.3供试品对照组 取1∶10供试液1 ml注入平皿中,不加试验菌,倾注相应培养基,采用常规法测定供试品的本底菌数。
2.3.4回收率的计算 按如下方法计算试验组的加菌回收率。
首先,用试验组的平均菌落数减去供试品对照组的平均菌落数,然后用这个结果再除以菌液组的平均菌落数,最后再乘以100%,得到回收率结果[4]。
即:试验组菌回收率(%)=[(试验组菌数-供试品对照组菌数)/菌液组菌数]×100%
2.3.5结果 试验结果表明,试验组金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的回收率均70%,可采用常规法进行霉菌和酵母菌数测定,见表1。
2.4培养基稀释法(0.5 ml/皿)
2.4.1取1∶10的供试液,采用0.5 ml/皿,分别加入试验菌金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌50~100 cfu,同常规法进行试验。
2.4.2回收率的计算:同常规法。
2.4.3结果 试验结果表明,实验组金黄色葡萄球菌的回收率>70%,可采用培养基稀释法(0.5 ml/皿)进行测定,验证方法通过;而试验组枯草芽孢杆菌的回收率
2.5培养基稀释法(0.2 ml/皿)
2.5.1取1∶10的供试液,采用0.2 ml/皿,加入试验菌枯草芽孢杆菌50~100 cfu,同常规法进行试验。
2.5.2回收率的计算:同常规法。
2.5.3结果 试验结果表明,实验组枯草芽孢杆菌的回收率>70%,可采用培养基稀释法(0.2 ml/皿)进行测定,验证方法通过,见表3。
2.6控制菌检查方法验证(常规法) 当建立产品的微生物限度检查法时,应进行控制菌检查方法的验证,以确认所采用的方法是否适合于该药品的控制菌检查。验证时,依各品种项下微生物限度标准中规定检查的控制菌选择相应验证的菌株。验证大肠埃希菌和大肠菌群时,采用的验证菌株都是大肠埃希菌。
2.6.1大肠埃希菌 试验组:取菌数回收率测定项下1∶10的供试液10 ml和大肠埃希菌试验菌液10~100 cfu,接种至100 ml的胆盐乳糖培养基中,依据大肠埃希菌检查法试验。阴性对照组:取稀释液10 ml加入到胆盐乳糖培养基100 ml中,依据大肠埃希菌检查法试验。
2.6.2大肠菌群 试验组:取菌数回收率测定项下1∶10的供试液1 ml和大肠埃希菌试验菌液10~100 cfu,加入到10 ml的乳糖胆盐发酵培养基管中,依据大肠菌群检查法试验。阴性对照组:取稀释液1 ml加入到10 ml乳糖胆盐发酵培养基管中,依据大肠菌群检查法试验。
2.6.3结果 试验结果表明,可采用常规法进行控制菌(大肠埃希菌和大肠菌群)的检查,见表4。
2.7结果 本品按照《中国药典》2010年版一部附录微生物限度检查法要求,进行方法学验证试验,结果可采用培养基稀释法(0.2 ml/皿)进行细菌菌数检查,可采用常规法法进行霉菌和酵母菌数检查;可采用常规法进行大肠埃希菌和大肠菌群的控制菌检查[5]。
3 讨论
由于中成药含有多种成分,其中任何成分具有抑菌作用,均可能影响微生物限度检查的准确性,常规法可用于无抑菌作用或抑菌作用弱的药物,而对抑菌作用较强的药物,可采用培养基稀释法减少药品中抑菌成分的数量,从而消除其对细菌、霉菌与酵母菌生长的影响[3]。因此药品在进行微生物限度检查前,要排除自身抑菌作用所带来的干扰,这样测出的结果才能可靠、有效。中成药木香顺气丸处方中所含有的木香、苍术、甘草、厚朴提取物对金黄色葡萄球菌都有明显的抑制作用[4-7],苍术和厚朴提取物还对枯草芽孢杆菌有明显抑制作用[5,8]。而这几种中药材作为木香顺气丸的主要成分,其对微生物限度检查的影响有多大无法确定,故采用依次渐进的办法来确定最为合适的检查方法。从实验结果表明,木香顺气丸对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌有一定的抑制作用,这与实验前对成分抑菌作用的分析一致,因此,在进行中成药微生物限度检测前,进行必要的成分分析,有一定的参考价值。
参考文献:
[1]国家药典委员会.中国药典2010年版一部[S].北京:中国医药科技出版社,2010:附录79-85.
[2]潘雯,关倩明,林玲,等.7种具有抑菌成分中成药的微生物限度检查方法验证[J].广东:广东药学院学报,2012,28(6):623-627.
[3]闵红,闫晋晋,安凤秋,等.三种中药成方制剂微生物限度方法验证[J].安徽:安徽医药,2012,16(12):1783-1785.
[4]张建春,蔡雅明,周德斌,等.木香的研究进展[J].甘肃:甘肃科技,2010,26(20):170-173.
[5]陈炎明,陈静,G桂新.苍术化学成分和药理活性研究进展[J].上海:上海中医药大学学报,2006,20(4):95-97.
[6]于辉,李春香,宫凌涛,等.甘草的药理作用概述[J].黑龙江:现代生物医学进展,2006,6(4):77-79.
【关键词】三次采油;内涵;优缺点;展望
一、三次采油技术的内涵
所谓的三次采油技术,主要是针对石油开采的特点采用的一种能够提高采收率的采油技术。石油开采一般要经历三个阶段,这三个阶段就形成了三次采油技术。简单一点来说,三次采油技术指的是油藏经过两次采油之后,通过采用物理或化学方法来改变油藏气体的性质,从而首先采收率的提高。具体来说,三次采油技术指的是先利用油层的原始能量实现石油的自喷开采,然后在石油地层能量得到释放之后,采用人工辅助的方式,比如利用注气或注水,使得油藏能量得到补充,让地层压力得以维持,以此来实现石油的连续开采。经过一次、二次采油,原油将会以油块圈的形式存在于油藏砂岩的空隙中,这时采取的油气的含水率比较高,因此必须要经过一定的物理或化学处理实现开采,即为三次采油。
二、三次采油技术的现状
世界各国都十分重视三次采油技术的应用,特别是我国,对三次采油技术的发尤其重视。不仅加大了三次采油技术的室内研究工作,还开始进行多种现场实验,经过我国的不懈不利,当前,我国部分三次采油技术已经超过了世界平均水平,处于领先地位。目前,按照三次采油技术驱油机理的不同,主要分为四种三次采油技术,即通过化学方法驱油的化学驱、通过热力作用驱油的热力驱,通过注气进行驱油的气驱以及通过微生物进行驱油的微生物驱。这四种是目前国际上比较成熟的四种采油技术,有的已经被广泛地应用在采油工业中。
三、四种常用三次采油技术的机理、应用现状分析
(一)以化学方法驱油为代表的化学驱
1、化学驱分类。化学驱被广泛应用在稀油油藏的开采中。根据所使用化学方法的不同,化学驱也可以分为几种类型,常见的有碱驱、聚合物驱和ASP驱油法。原油中含有石油酸,如果使用碱,就可以让二者发生化学反应,这样就可以生成表面活性剂,通过其可以改变油水界面的张力,并能够达到驱油的目的。也就是所谓的碱驱。在原油采收中,如果能增大水的波及系数,那么也可以提高采油采收率。而通过聚合物驱可以轻松实现这一目标,也就是所谓的聚合物驱。此外,在采油中,怎样能够降低成本,实现低投入、高采收一直是研究的重点。利用ASP驱油法可以让碱和聚合物以及表面活性剂之间产生增效性与互补性,这样也来就可以提高复配增效率,可以达到降低成本的目的。
2、化学驱应用现状及研究方向。化学驱最初应用于美国,但是近二十年来,化学驱在美国原油采油中的应用越来越多,相反,其在我国得以广泛应用。目前,以我国化学驱为代表的技术在世界上已经处于领先地位。以大庆油田和胜利油田为代表的我国油田已经成功研发出了多向化学驱技术。比如,大庆油田的二元复合驱技术和胜利油田的无碱二元复合驱技术。而且,我国目前仍然在加大对化学驱技术的研究。已经开始进行“碱和聚合物和表面活性剂以及天然气”泡沫复合驱室内研究和矿场试验。同时,针对化学驱现在存在几种研究方向,一种是从改善油水流度角度出发的的化学驱油研究,主要研究方向是降低油水流度,从而来而提高驱油剂的黏度,并以此为方向发明了聚合物溶液驱油法和泡沫液驱油法。一种是从改善驱油剂的洗涤能力出发进行的研究,并在此基础上研究除了碱性水驱。
(二)通过热力作用驱油的热力驱法
1、热力驱机理及类型。所谓热力驱,其机理是可以增大油藏的温度,这样就可以降低原油的粘度,采用热力驱油法时,热量产生的地点不同,一种是将热流体由地面经井筒注入到油层中,一种是通过连续的向某些井注射热流体到有层内,从其他油井产油。采油此种方法的优点是可以有效地减小原油的流动阻力,提高采油效率。
2、热力驱应用现状及研究方向。到目前为止,我国的热力驱技术应经经过了几个发展阶段,以蒸汽吞吐和蒸汽驱为代表的热力驱技术已经成为我国稠油开采领域的主要采油技术。在辽河油田、胜利油田等,这两种技术应用广泛。同时,随着对热力驱技术的研究,一种新的热采技术出现,即地热采油。我国地热资源丰富是地热采油得以实现的基础。通过对丰富的地热资源的利用,可以利用油藏深层的高温度开发出流体,从而将热量带入到钱有仇呢过,这样就能够提高原油的流动能力。采用这种方法前景广阔,对于响应当前节能减排的号召,对于缓解石油的供需矛盾等都有着非常重要的意义。
(三)通过注气进行驱油的注气驱和微生物驱
注气技术也可以称之为注二氧化碳技术,主要被应用与不适合采用热力方法开采的重质油藏。这种技术的机理只要是通过向地层注射反应溶液,让其释放出二氧化碳气体,以来来降低原油黏度,实现提高原油采收率的目标。而微生物驱主要通过微生物来达到降低稠油黏度的目的,目前,微生物驱技术的成熟代表是微生物强化驱及微生物吞吐技术。
四、三次采油技术的未来研究和发展方向
上文所论述的四种三次采油技术对提高我国原油开采率起到了非常重要的作用,但是这几种技术也存在明显的不足,与我国当前油田开发的水平和要求还存在现实差距,还不能满足当前油田大规模工业化开采的需求。因此,未来必须要加大研究,明确研究方向。首先,应充分分析各种采油技术的优缺点,深入挖掘优点。比如ASP技术低成本的优势应该充分发挥,可以加大对ASP三元符合驱油的研究,研制出更具市场前景的表面活性剂。其次,加大对注气驱和聚合物驱的研究。再次,坚持不懈地对新出现的微生物采油和地热采油等节能技术进行研究,开拓出更有潜力的市场。
结语
综上所述,三次采油技术是目前世界上应用比较广泛的采油技术,通过对不同机理地三次采油技术的分析,我们可以清晰地看到不同技术的优缺点。针对当前原有资源紧张的现状,必须要加大对三次采油技术的研究,必须要挖掘其优点,并改善其技术缺点,实现高效采油。
参考文献
[1]眭纯华,厉华,毕新忠.世界三次采油现状及发展趋势[J].国外油田工程,2010年12期
目前,食品质量安全问题开始受到社会各界的高度重视,过去那种常见的化学检测很难真正满足食品检测的需要。在这种需求的背景下,很多方便、精确、并且节约成本的检测方法被人们发现推广,广泛应用于食品安全检查工作,生物传感器是一种更快速、敏感的检测仪器,直接已经成为食品快速检测技术的主要研究方向。生物传感集成现代电子技术和生物技术为一体,是一种新的高科技产品,它的应用有着非常深远的意义。
生物传感器的概述
生物传感器包含了现代科技技术,是一种标志性的技术,在采用传感技术领域的所有功能中发挥重要作用,成为现代信息产业发展的重要支柱。生物传感器主要是生物传感元素特有的敏感性和特异性,于传导的组合,并通过各种生物材料和代谢产品专门用于探测和识别的生物化学。生物传感器被广泛应用于生物医学和食品信息的测试方面,将检测和分子识别的特异性检测的元素有效结合后进入生物活性物质,产生化学和物理反应,因此使用传感器将其转换为定量,可以处理多种信号类型,然后通过电路进行处理,最终实现对测量对象的有效检测。
从结构商看,生物传感器包括识别部件和转换部件。识别部件主要是生物个体细胞、生物体分析等,转换部件主要为辅助部件,完成系统测量功能。生物传感器有很多特点,操作简单,选择性好,可重复使用,检测成本低,费用廉价。
生物传感器在食品污染检测中的应用
食品微生物的检测。食品安全检查非常复杂,生物传感器的使用可以大大提高检测速度和灵敏度分析,使整 个测试过程非常简单。利用生物传感器检测的食品,其中包含几个测试操作,微生物检测是非常重要的,因为微生物产生的毒素本身造成严重威胁食品安全的,有很多食物中毒事件发生的原因都与微生物脱离不了关系,食品中微生物可以被生物传感器良好的监测。近年来,国内外学者通过基因芯片分析致病细菌的食物,来检测和识别各种特定的菌株,然后通过设计通用引物的方式扩张增加了细菌核糖体,直接放大和包含探测器的低密度芯片杂交,进行检查的目的,从而发现检测各种各样的微生物。
食品药物残留的检测。近年来,人们对食品的健康和安全观念是越来越重视,农药和兽药残留在食物中引起人们更多的关注和担忧,所以药物残留快速检测食品已成为研究的发展方向。能充分利用生物传感器,基于免疫原理的食品进行药物残留检测工作,比如用单克隆抗体蛋白的方法将其固定在压电晶体上的金电极表, 而被检测物中的莠去津所具备的吸附效果将导致石英晶体振荡频率的明显变化。因此根据频率的变化来检测的浓度测试材料,测试的下限可达到1.5ng/ml。通过这个实验可以发现, 将莠去津固定在压电晶体上测试的下限可以达到0.025ng/ml的标准。
食品激素的检测。通常在一些肉类食物更多的积累和残留激素,采取这种激素检测方法主要是免疫的方法。酶联免疫吸附是一个极为重要的方式之一,是主要利用抗原和抗体的特异性免疫反应,通过酶催化来检测食品中激素残留。国内研究检测食品中激素的残留产生了一个更显著的影响,相关研究人员根据竞争酶免疫反应的原则设计出食物激素残留检测传感器,传感器也成为乙烯雌酚传感器。直接对酶标乙烯雌酚和抗体两者的结合率进行检测,即可得出食品当中所包含的乙烯雌酚的具体含量。
关键词:现代生物技术 废水生物处理 生物修复 水处理剂
0 引言
随着工业的高速发展,水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境,制约着社会和经济的进一步发展。因此,水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前的水处理技术中,生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段,尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段,主要应用于废水处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面。
1 现代生物技术的内容与特点
现代生物技术是指以DNA 技术为先导,包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程和生物修复技术在内的一系列生物高新技术的统称[1,2]。其中每个方面都有其特定的理论基础和不同的应用领域,但它们之间又相互补充和衔接,形成一个完整的体系。
生物技术的特点大致有[3]:①以生物为对象,不依赖地球上的有限资源,而是着眼于再生资源的利用;②在常温、常压下进行,过程简单,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染;③开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径;④可解决常规技术和传统方法不能解决的问题;⑤可定向地按人们的需要创造新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型。
2 现代生物技术在废水处理中的应用
废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化,从而使废水得到净化的处理方法。废水生物处理技术发展迅速,好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟,所以,这里只介绍固定化等新兴技术。
2.1 固定化微生物技术 固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入80年代后国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质,一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后,菌体密度提高,大大提高了处理效率,尤其是对难降解有毒物质有明显优势。王增长等人利用新研制的聚集—交联固定化细胞技术,将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上,投加于“厌氧—好氧—生物滤池 ”工艺流程中,处理印染废水,结果表明:出水色度极低,处理后的水可回用[4]。
2.2 生物强化处理技术 为了提高废水处理的效果,而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有:①高浓度活性污泥法,以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理,加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显着效果[5]。②生物—铁法,是在普通活性污泥中加入无机盐,多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉),形成生物铁絮凝体活性污泥,具有高浓度活性污泥法的特点,主要用来提高除磷效果。③生物—活性炭法,综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者产生协同增效作用。在该系统中,每g活性炭去除 1~3gCOD ,分解废水毒性能力明显增强,同时提高脱氮水平。
2.3 生物反应器技术 生物反应器技术,是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器,其共同特点是反应器内装有比表面大的载体,有利于微生物附着生长形成生物膜,供气或供给的其他反应条件优越,污染物具有充分的时间与微生物接触,有利于增强微生物的分解代谢能力。目前,2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低,造价较高,但其管理方便 ,运行费用低,所以欧美地区约有 7%的污水处理厂采用该技术[6]。
3 生物修复技术
生物修复技术[7]是利用生物,特别是微生物将土壤、地下水或海洋中污染物现场降解为CO2和H2O或转化为无害物质的工程技术系统。这项技术正被用于清除地下水、废水中的污染物。金属虽然不能被生物降解,但微生物可将其转移或降低其毒性。为了加快去除污染物的进程,常常采用许多强化措施,使自然生态系统维持原状的前提下,使受污染的环境得以修复。研究表明 ,生物修复与传统的物化法相比具有以下优点:①经济,仅为物化法30%-50%;②对环境影响小,不产生二次污染,遗留问题少;③最大限度地降低污染物的浓度;④修复时间较短,就地修复,操作方便。
生物修复中主要涉及两大问题,即有效性和安全性评价。为提高有效性今后将应用分子微生物学分离、鉴别、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。为提高生物修复的安全性评价水平,需发展鉴定微生物的分子生物技术,以确定微生物在环境中的去留和基因[8]。
4 微生物水处理剂
微生物水处理剂主要集中在以下几个方面:①微生态制剂。微生态制剂是一种由优势互补的微生物菌群、繁殖促进剂和活化剂配制而成的活性微生物制剂,已经在保健领域发挥重要作用。用于环境净化的微生态制剂由于其应用范围广、使用安全、无副作用,为区域环境保护提供了新的重要手段。欧美近年来加快了这方面的研究开发,已有采用微生态制剂原位修复水体的成功实例[9]。②生物吸附剂。生物吸附剂是废水生物处理的一个新的发展方向,主要有两大类:一类是高比表面积和高吸附率的生物体吸附水中的污染物;另一类是集生物吸附和生物降解能力为一体净化废水中的污染物的生物吸附剂。目前生物吸附剂的固定化技术使生物与离子交换树脂一样能解吸回收金属和重复利用。③微生物絮凝剂。微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物发酵,抽提精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的廉价的水处理剂,这些是无机或有机合成高分子絮凝剂所不具备的。其特点是降解性能好,成本低,无二次污染等。目前,已筛选出19种具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8 种,细菌5种,放线菌5种,酵母菌1种[10]。随着生物技术的发展,微生物水处理剂的开发与应用具有良好的前景。
现代生物技术在水污染控制领域已显示出独特的魅力和应用前景。但笔者认为,今后应从四个方面进行深入研究:①分离、筛选和培养高效降解菌,利用微生物共代谢作用、多菌种协同作用降解难降解污染物;②构建高效反应器,优化运行条件,探索新技术新方法;③开发高效、无毒、廉价、可大批量生产的微生物水处理剂;④着力实践和推广生物修复示范工程,为生态环境建设提供有力的技术支持。
参考文献:
[1]李亚一.生物技术[M].北京:中国科学技术出版社.1994.1.
[2]王凯军.发达国家环境生物技术研究规划简介[J].给水排水.1996.22(9):7-9.
【关键词】微生物 实训室 管理
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)11-0171-01
随着微生物在人们的生活中扮演着越来越重要的角色,人们的起居生活以及一些重要生产活动几乎都离不开微生物,人们对微生物的了解与研究也越来越重要。高职院校微生物实训室是了解和研究微生物的重要场所,因此研究和探讨微生物实训室管理显得愈发重要[1]。
1.高职院校微生物实训室现状
高职院校微生物实训室是进行学生实训和科研的重要场所,目前主要承担以下实训课程:《食品微生物基础与检验技术》、《微生物应用技术》、《动物微生物》、以及《食用菌生产技术》和《发酵生产技术》相关微生物实训部分。在实训老师的指导下学生可以掌握认识常规微生物,对微生物进行涂片、染色、镜检、培养、鉴定、筛选、药敏等不同实训操作技能。由于微生物学是一门基础学科,一般在教学计划上都安排在第一学年,此阶段的学生对微生物知识掌握较少,所以在实训操作过程中对自己的保护意识淡薄,加之对微生物实训室各规章制度理解不深,少数实训室管理人员管理意识不强,实训室布局不科学,安全措施不到位,很容易引起微生物实训室管理混乱,安全隐患突出,运作效率低下。因此建立一个合理布局、制度完善、管理科学的微生物实训室显得尤为重要。
2.合理布局,提升微生物实训室硬件建设
高职院校微生物实训室应具备以下基本硬件配制:准备间、缓冲间、接种间、培养间、菌种保藏间、观察间以及学生教室。各房间做到水电齐全,建有通风排毒管道,接种间和培养间地面最好铺上防尘胶,各操作台尽量选用防潮、防火、耐腐蚀材料。必要仪器设备有:超净工作台、恒温自动培养箱、恒温水浴震荡培养箱、不锈钢自动高压灭菌锅、恒温干燥箱、天平(0.1g、0.001g)、电炉、纯水机、菌种保存冰箱。
3.完善制度,加强微生物实训室规章制度建设
高职院微生物实训室能健康、有序、高效运行都离不开一整套科学人性化规章制度。微生物实训室各规章制度的建设有利于实训室管理的规范化,常规化,也有利于增加操作人员的责任心。一套完整的管理制度包括以下几项:《微生物实训室规则》明确了实训教师,实训室管理人员及学生在实训室中的权利和义务; 《实训室安全制度》明确了实验人员应对实训室的门窗、水电,大型仪器、微生物废弃物进行妥善管理。《仪器设备的管理制度》明确仪器设备使用规范[2]。
4.科学管理,提高人员管理水平
高职院校几乎所有微生物实训课都在微生物实训室进行,这些实训课所有前期准备工作都是由实训室管理员准备,工作量大,任务重,责任大。所以必须提高对微生物实训室管理人员的重视程度,加强对他们的师资培训力度,提高管理水平,更好的服务于学院的教学工作和科研工作[3]。
5.加强安全教育,深化安全意识,提高防范技能
高职院校微生物实训室安全问题主要集中在以下几个方面:水电安全问题,大都是因为麻痹大意造成的;仪器设备使用安全问题,这方面主要是因为使用者没有完全理解设备使用原理和方法,只知其一不知其二;实训室废弃物安全处理,微生物实训室废弃物不同于普通的生活垃圾,它可能带有致病菌源,所以微生物实训室的废弃物都要经过高温处理和消毒液处理后方才能丢弃[4]。
综上所述,高职院校微生物实训室工作及其重要,但同时也很琐碎和繁杂。在各项完备制度保障的前提下,加强实训室管理人员的培训提高其业务能力才能使高职院校微生物实训室更好的服务于教学和科研。
参考文献:
[1]崔伊滨,刘彦华.对高职院校实验室管理模式的探讨[J].江西科技师范学院学报,2003,(2):71-73.
[2]邹爱英,刘华,杨青霞.高校实验室管理存在的问题及对策[J].教育与职业,2006,(26):34-35.
[3]陈曦碧,陈为健.如何成为优秀的实验室管理人员[J].福州师专学报(自然科学版),1999,19(3):55-56.
[4]关洪斌,王晓兰.分子生物学实验室安全工作的实践[J].实验技术与管理,2005,22(10):152.
论文关键词:固定化微生物技术,污水处理,方法分类,载体
由于固定化微生物技术可固定经筛选出的能降解特定物质的优势菌属,因此该技术的应用能使污水处理系统专一性、耐受性增强,处理效果稳定,运行管理简单,降解效率明显优于传统。因此,近年来固定化微生物技术已成为各国学者研究的热点课题,并且已有部分研究成果由实验室走向实际应用阶段。本文就现有的固定化微生物技术进行了分类,介绍了各种固定化微生物技术所常用的载体在污水处理中的研究与应用,对各种固定化微生物技术的优劣性和适用范围进行了比较与总结,最后对该方法在污水处理中的实际应用进行了展望。
1 固定化微生物技术及分类
作者简介:夏冰,(1985-),男,江西南丰,青岛大学在读硕士研究生,主要研究方向为环境生物技术。E-mail:meilisanzhu@yahoo.com.cn
固定化微生物技术是从60年代开始发展起来的新型技术。固定化微生物技术是指用物理或化学方法将游离微生物细胞、动植物细胞、细胞器或酶限制或定位在某一特定空间范围内,保留其固有的催化活性,并能被重复和连续使用技术。采用固定化微生物技术有以下优点:有利于提高生物反应器内微生物浓度和纯度,缩短反应所需的时间,降低处理设施的工程投资和造价;有利于反应器的固液分离,反应易于控制,污泥产生量少;有利于除氮和除去高浓度有机物或其他难降解的有毒有害物质,可免除污泥处理的二次污染等。由于其在废水处理方面的独特优势,在近十几年获得了迅速的发展。它已由原来的单一固定化酶、固定化微生物细胞发展到固定化动植物细胞、固定化细胞器、固定化原生质体、固定化微生物分生孢子以及酶与微生物细胞、好氧微生物与厌氧微生物的联合固定化[1]等。
目前固定化微生物技术的方法分类多种多样,根据微生物细胞与载体的作用力及作用形式、微生物细胞被固定的状态以及载体的性质将固定化微生物技术分为以下五类:吸附法、包埋法、交联法、自固定化法和介质截留法。
1.1吸附法
吸附法在固定化微生物技术处理污水中是研究最早、应用较广泛、技术也较成熟的方法。在大多数生物膜反应器启动的早期,所应用的都是吸附法的原理。吸附法包括物理吸附和离子吸附两类。物理吸附是使用高度吸附能力的硅胶、活性炭等吸附剂将微生物吸附到表面使之固定化;离子吸附则是根据微生物在解离状态下因静电引力的作用而固着于带有相异电荷的离子交换剂上。该方法操作简单,微生物固定过程对细胞活性的影响小,条件温和。但这种方法结合的细胞数量有限,反应稳定性和重复性差,所固定的微生物数目受所用载体的种类及其表面积的限制[2],所以需要进行改进。同时微生物与载体间的吸附强度也不够牢固,故载体的选择是关键。
1.2包埋法
包埋法是将微生物细胞截留在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中,通过聚合作用,或通过离子网络形成,或通过沉淀作用,或改变溶剂、温度、pH值使细胞截留。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏,同时能让底物渗入和产物扩散出来。包埋法又可分为高分子合成包埋、离子网络包埋及沉淀包埋。该法操作简单,对微生物活性影响小,可将微生物锁定在特定的高分子网络中,因此制作的固定化微生物小球的强度高。包埋法是目前制备固定化微生物最常用、研究最广泛的方法。
1.3交联法
交联法是利用两个或两个以上的功能基团,使微生物菌体相互连接成网状结构,即使功能基团直接与微生物细胞表面的反应基团如氨基、羟基等进行互联,形成共价键而达到固定化的目的。使用该方法,微生物细胞间的结合强度高,稳定性好,经得起温度和pH 值等的剧烈变化。但是由于在形成共价键的过程中反应条件过于剧烈,往往会对微生物细胞的活性造成较大的影响,而且适用于此类固定化的交联剂大多比较昂贵,因而其在实际应用中受到一定的限制。
1.4自固定化法
自固定化法又称为无载体固定化法,这种方法是一种全新的概念:在自絮凝颗粒形成过程中,同时形成了微生物的适宜生态环境,使之有利于微生物代谢之间的协调或者说有利于微生物之间生物信息的传递[3]。这种方法与其他的固定化方法相比,具有传质扩散阻力小,细胞颗粒整体活性高,固定化方法简单等优势,将在环境工程中的污水处理领域得到广泛的应用[4]。
1.5 介质截留法
介质截留法是通过特殊的孔网状结构将酶、微生物或动植物细胞等固定截留在具有特定功能的载体内,或将酶、微生物或动植物细胞限制在一定的空间范围内,微生物细胞不能透过此孔网结构,但底物和产物可以通过,从而实现废水的生化反应和分离同时进行。介质截留法可以通过控制介质的孔径选择性的控制底物和产物的扩散,防止微生物细胞的泄露,可以使基质与微生物细胞充分接触,从而有效的反应。所以介质截留法是一项很有发展前景的工艺。
2 载体的特点
要完成微生物的固定化,关键是要选择一种合适的微生物载体。不同的固定化微生物技术方法需要不同种类的载体。虽然随着材料学与生物学的不断发展与结合,关于各种固定化微生物方法的最适载体有待进一步的研究与讨论,但所有载体都应具备如下特点:(1)具有抗物理降解、抗化学降解、抗生物降解的稳定性,具有一定的机械强度和结构稳定性。在一定PH值和温度下,不容易被破坏。(2)固定化方法简单、易行,固定化条件尽可能温和。(3)能够控制固定化微生物颗粒的大小和孔隙度。(4)载体所使用的材料价廉易得,固定化成本低。(5)固定化系统使底物、产物和其他代谢产物能够自由扩散。(6)载体对微生物来说是惰性的,不会损伤细胞。(7)单位体积的固定化系统拥有尽可能多的微生物,以便更好地起到生物催化作用。
3 固定化微生物技术的展望
各种固定化方面都有自身的优缺点,没有一种在所有污水处理中都适用的方法,在实际应用中要根据污水水质、水力负荷、操作条件等情况选择合适的方法。表一列举了各种固定化方法的比较。
表1 各种固定化方法的比较
Table 1 the comparison of immobilized microorganisms manner
性能 吸附法 包埋法 交联法 自固定化法 介质截留法
固化成本 低 低 适中 低 适中
制备难度 易 适中 适中 易 适中
稳定性能 低 高 高 低 高
结合能力 弱 适中 强 适中 高
存活能力 高 高 低 适中 高
活性保留 高 适中 低 高 高
适用性能 适中 大 小 大 适中
关键词:微生物诱导;矿物沉淀;自修复;耐久性
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.073
1 微生物诱导修复的研究现状
微生物诱导碳酸钙沉淀的形成一般由两种方法:(1)一种是厌氧微生物的酶化反应,即厌氧微生物新陈代谢活动能够产生一种尿素酶,通过外界不断的提供营养液(尿素和钙离子),这种催化酶能够将尿素水解为氨和二氧化碳,随着生成物的不断增加,溶液中的pH值会不断的升高,当碳酸根离子遇到钙离子时,就可以引起钙离子以碳酸钙的形式沉积。同时微生物细胞附近也为下一步碳酸钙的沉积提供成核的地点;(2)另一种是好氧微生物的呼吸作用自我修复,即通过将微生物、营养液、水泥浆等同时搅拌成混凝土结构,在混凝土裂缝没有形成以前,微生物处于休眠状态。一旦裂缝形成,混凝土结构中进入水和空气后,微生物就会进行有氧呼吸作用,将氧气转化为二氧化碳,二氧化碳与混凝土结构的钙离子结合,最后生成碳酸钙沉积物。
1.1 厌氧微生物诱导沉淀的研究现状
(1)诱导沉淀的成分及性能的研究。Ramakrishnan等通过对厌氧微生物诱导后的产物进行(SEM)电镜扫描和X射线衍射(XRD)分析得出沉积物为方解石。同时对修复后的试件进行抗酸、抗碱、冻融循环和干缩循环试验,得出的数据显示试件的耐久性得到了显著的加强。
黄琰等将巴斯德芽孢杆菌培养基与无菌培养基的进行对比试验来处理石英砂,通过X-射线衍射分析和扫描电镜分析得出,通过有菌培养液处理后的石英砂表面有方解石晶体生成,同时在方解石晶体表面附着有巴斯德芽孢杆菌。
(2)温度、PH、溶液浓度、缓冲溶液等对微生物诱导沉积物的影响。Tittelboom K V等通过对混凝土结构抗渗的研究,得出了缓冲溶液硅胶对微生物在混凝土结构中的存活起着关键作用,缓冲溶液硅胶的存在可以使得微生物适应高碱性环境,从而可以有效的提高修复材料的耐久性能。通过超声检测得出,微生物修复后的混凝土结构超声检测的声时明显低于无微生物混凝土结构检测声时。热量分析也证实了缓冲溶剂硅胶的存在对微生物的存活起着重要作用。
Navneet Chahal等的室内研究表明,细菌改性硅灰混凝土抗压强度的提高是因为活性细菌催化作用下产生的沉淀,进入了混凝土的裂纹和空洞里。通过不同浓度有菌试验和无菌试验,5%硅灰含量和10%硅灰含量对比试验及耦合试验得出,28天标准养护的抗压强度,10%硅灰+ 105 cells/ml菌体浓度的抗压强度提高最多38.1Mpa(无菌试验5%硅灰含量混凝土抗压强度为28Mpa)。通过X射线分析和扫描电镜观察,添加硅灰的含菌体混凝土抗渗透性效果显著。
黄琰等通过单因素影响的试验方法分别通过钙离子浓度、温度和外添加剂镍离子含量对诱导产物的产量作了研究。单因素试验分别得出当钙离子浓度为0.0252mol/L、温度为30℃时,方解石产量最高。同时,镍离子含量的多少与方解石产量成反比。
1.2 好氧微生物诱导沉淀的研究现状
对好氧微生物自修复研究比较全面的荷兰代尔夫特大学的Henk M. Jonkers对微生物的存活率、强度增长进行了研究。
Jonkers等从碱性土壤中提取球形芽孢杆菌(耐碱菌种),将培养过的菌种与乳酸钙营养液和混凝同浇注,通过MPN观察,该菌种在浇筑完成第9天细菌存活量为1.6×106/cm3、第22天细菌存活量为0.35×106/cm3、第42天细菌存活量为0.25×106/cm3、四个月后细菌存活量为0.5×103/cm3。通过与无菌构件比较,混凝土构件的抗压强度下降了10%,通过MIP分析可以得出在调整细菌用量的基础上,裂缝产生7天后,微生物能对混凝土裂缝进行修复,而28天后随着微生物数量的减少,产生的碳酸钙的量也逐渐减少,再次产生裂缝后,修复效果不理想。
2 微生物修复技术进一步研究所要解决的问题
2.1 培养基、微生物、缓冲溶液等和水泥基的兼容性
微生物含量的多少直接影响裂缝的修复效果。很多研究表明,微生物含量过多会影响混凝土结构性能,而微生物过少,在需要修复的部位不存在微生物或者微生物含量过少,就会最终影响裂缝的修复。同理,如果在需要修复的部位营养液不足,也会对裂缝修复产生影响。缓冲溶液可以有效的控制微生物作用环境的PH,因此缓冲溶液的多少对微生物的存活量等有较大的影响。
2.2 微生物混合溶液对混凝土耐久性的进一步研究
厌氧微生物作用下混凝土的耐久性主要是以矿物沉积为研究方向,这方面所做的试验工作比较多。好氧微生物作用下混凝土的耐久性研究较少,好氧微生物通过呼吸作用产生二氧化碳,会与混凝土中的Ca(OH)2结合,因而降低了混凝土中的碱性,这对钢筋的保护作用是不利的,但微生物在混凝土结构内部的呼吸作用又可以消耗内部的氧气和部分水分,这对保护钢筋又是有利的,这就需要对好氧自修复混凝土的耐久性,特别是对钢筋的保护作用作进一步的研究,已达到对钢筋保护的最佳方案。
3 微生物修复技术应用的展望
大量的实验研究表明,微生物诱导碳酸钙沉积物可以成功的应用在修复混凝土表面裂纹上。大量的矿物沉积是由于微生物的诱导后产生的,因此与传统意义上的高分子补漏相比能够更有益于环境的保护。厌氧微生物修复技术实验室研究阶段技术已经比较成熟,应用到工程上不仅要确定成分的最优比,而且还要考虑经济效益。混凝土结构需要有较长的使用年限,在混凝土服役期间,如果好氧微生物的自修复技术能够成功的应用到工程上,这对混凝土结构修复技术有着重要的意义,因为这不仅可以实现旧建筑物的自我修复,又可以实现新建建筑物的智能修复,因此好氧微生物的自修复的应用有着广阔的应用前景。 本文由wWw.DyLw.NeT提供,第一论 文 网专业教育教学论文和以及服务,欢迎光临dYlw.nET
参考文献:
[1]Willem De Muynck, Nele De Belie,Willy Verstraete. Microbial carbonate precipitation in construction materials: A review[J]. Ecological Engineering. 2010,36:118-136
[2]袁雄洲,孙伟,陈惠苏.水泥基材料裂缝微生物修复技术的研究与进展[J].硅酸盐学报,2009,37(01):160-170.
关键词:可降解;生物膜载体;水处理
中图分类号;F407.61 文献标识码:A
引言
目前,我国水处理技术的不断进步,以及国家对环保事业的日益重视,大大促进了各种新型的水处理填料的研究、开发与应用,可降解生物膜载体是其中最具潜力者之一。今后,生物膜载体的发展方向将不仅仅是提高效率、优化性能,而且也在满足环境要求、防止二次污染、高效利用能源等方面。在特定的条件下,可降解生物膜载体通过一定的时间后能被附着在其表面的细菌、霉菌、原生动物、后生动物等各类水处理微生物降解,其自身分子量逐渐变小,最终代谢成CO2和H2O,而不会产生生物膜载体残渣,从而解决了水处理填料残渣对环境的二次污染问题。因此,国内外对可降解生物膜载体在水处理中的应用的研究逐步深入。
目前,实验室研究和工程应用中的可降解生物膜载体的种类较多,各自特性有较大差异。本文着重探讨了可降解生物膜载体的基本特性,介绍了其类别和研究现状,并对可降解生物膜载体今后的研究方向进行阐释。
1 可降解生物膜载体的基本特性
首先,可降解生物膜载体应具备传统生物膜载体的基本特性:(1)比表面积大、孔隙率高并且不易堵塞。生物膜载体通常含有充足的内外表面积,可为微生物提供栖息和繁殖所需的载体表面和生存空间,维持生物膜反应器内较大生物量和生物多样性。生物膜载体上附着的生物量是随着比表面积和孔隙率的增大而增多的,而生物量的增多又可以提高反应器可承受的最大有机负荷量。(2)易流化。孙广路[1]等研究了生物膜载体在移动床生物膜反应器(MBBR)运行中的堆积现象,获得了MBBR的填料分布方程,证明了生物膜载体易流化的重要性。(3)无毒害作用。生物膜载体必须保证运行过程中不会分解出抑制微生物正常生长的有害物质。(4)价格低廉且易于取材。(5)机械强度大。生物膜载体的机械强度应能保证其在使用周期中的寿命和稳定性。
除此之外,针对传统生物膜载体使用后含有大量有毒有害物质,通常的焚烧、填埋等垃圾处理方法难于去除,使载体残渣及有害物质长期存在于自然界中,造成环境的二次污染现象,可降解生物膜填料可在一定使用期后自发地或在附着微生物产生的活性降解酶作用下降解为简单小分子物质,这些小分子物质可作为微生物的营养物质被分解吸收,从而不会导致二次污染。
2 可降解生物膜载体的分类
目前,可降解生物膜载体的研究对象主要有三类:(1)天然高分子生物膜载体;(2)聚酯类可生物降解聚合物(BDP)生物膜载体;(3)改性可降解塑料生物膜载体。
2.1 天然高分子生物膜载体
天然高分子生物膜载体的生产原料十分容易获得且价格较低廉,同时,由于其来自于自然环境,具有对微生物无毒害作用,传质性能好,可完全被生物降解等优点,但天然高分子生物膜载体也普遍存在着强度较低,寿命短的问题。近年来,研究较多的天然高分子生物膜载体有纤维素、壳聚糖、海藻酸钠等。
纤维素是植物细胞的主要成分,是由葡萄糖组成的大分子多糖,不溶于水及一般有机溶剂,是适合生物膜附着的理想载体。赵薇等[2]对比研究了未改性、交联、交联且阳离子化纤维素生物膜载体的性能,各种环境因子对纤维素的降解,以及对生物膜生长的影响情况。研究结果证明对纤维素生物膜载体进行交联或者阳离子化,均可以降低载体降解的速度。同时,阳离子化还会促进附着的生物膜的形成和生长。李斌等[3]利用农业废弃物(玉米芯、棉花、稻壳以及稻草)为反硝化碳源滤料,对比研究了这4种天然高分子生物膜载体的静态释碳量和质量、长时间的生物脱氮效果和微生物的附着特性。结果表明:相比较下,玉米芯载体在运行初期可以溶出较多的有机物质,从而促进微生物的附着和生物膜的繁殖生长。同时,这4种天然高分子生物膜载体中玉米芯表现出的长时间的生物脱氮效果最好。
壳聚糖是一类天然的碱性多糖,其前身甲壳素在自然界中具有丰富的储量,仅次于纤维素。壳聚糖具有可生物降解性、较好的生物亲和性、易改性和易固定化等诸多有利于作为生物膜载体的特性。20世纪90年代以来,以壳聚糖为生物膜载体的微生物固定化技术得到广泛研究。肖湘竹等[4]利用壳聚糖制备固定化厌氧污泥微球,研究了上流式厌氧污泥床反应器对TNT废水的处理,TN的去除率为75.76%~94.76%,达到了良好的处理效果。
Ettayebi等[5]在研究处理含酚废水时采用了海藻酸钙珠体作为假丝酵母菌的载体,24小时COD、一元酚和多元酚去除率分别为9.7%、69.2%和55.3%,处理效果良好。同时,微生物载体可促使假丝酵母菌的最大活性期达到5个月。
2.2 聚酯类可生物降解聚合物生物膜载体
合成型聚酯类生物膜载体是最常见的可生物降解有机合成聚合物生物膜载体。该类生物膜载体主要采用植物为原料,通过发酵生产制取。其中,聚羟基脂肪酸酯(PHA)可降解生物膜载体在近20多年来得到迅速发展。
苏彤等[6]以PHA为碳源和生物膜载体,研究其去除地下水中硝酸盐的影响因素。结果表明:在一定条件下,PHA为生物膜载体能有效地去除地下水中的硝酸盐,且可以提高生物膜对pH的适应能力。董明来等[7]在构建反硝化生物膜反应器用以研究反硝化效果及生物膜上微生物的组成时,采用了一种新型的可生物降解的聚合物――聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为反硝化碳源和微生物附着生长的载体。研究结果表明:利用该生物膜载体构建的反应器脱氮效果显著,并且可以表现出良好的抗冲击负荷能力;并进一步研究了以PBS为碳源和生物膜载体的序批式生物膜反应器对含盐水体的异养反硝化过程。结果表明:PBS具有良好的可生物降解性和显著的去除硝态氮的能力,可以作为处理低C/N含盐废水较理想的反硝化碳源。
2.3 改性可降解塑料生物膜载体
过去的研究认为:聚烯烃类如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)由于具有疏水性、高摩尔质量、并且缺乏能被微生物利用的官能团,因而生物降解十分困难。然而,随着研究的深入,许多研究者发现原本不可降解的聚烯烃塑料经过特定的改性处理后可以具有一定的生物降解性能,获得可生物降解塑料生物膜载体。其原理是采用一定方法在聚烯烃分子上引入易降解的基团、易断裂的化学键、易转移的基团或原子,或分子上连接或整体成分上掺合一些微生物可吞噬的成分如淀粉、壳聚糖等。
3 展望
目前,对可降解生物膜载体在水处理中的应用的研究正在逐步深入的过程中,其应用前景十分广泛,但距投入工程实践的应用中尚需一定时间,仍有许多问题亟待解决:(1)对于上述三类可降解生物膜载体的降解机理尚未被完全解释清楚;(2)如何解决载体材料的成本与生物可降解性之间的矛盾;(3)如何实现可降解生物膜载体降解速度的精确控制;(4)目前可降解生物膜载体在水处理中的应用仍局限于反硝化等某些特定的处理过程,如何拓展其在水处理其他领域应用等。
参考文献
[1] 孙广路, 李山, 孙承林. 推流式移动床生物膜反应器填料分布研究[J]. 环境工程, 2009, 27: 202-204.
[2] 赵薇, 康勇, 赵春景. 水处理用纤维素载体的降解及生物膜附着性能[J]. 环境科学学报, 2009, 29(2): 259-266.
[3] 李斌, 郝瑞霞. 固体纤维素类废物作为反硝化碳源滤料的比选[J]. 环境科学, 2013, 34(4): 1428-1434.
[4] 肖湘竹, 赵国伟, 陈梦雪. 壳聚糖固定化厌氧污泥微球的制备研究[J]. 中国西部科技, 2007, 04:1-2.
[5] Khalil Ettayebi, Faouzi Errachidi, Latifa Jamai, et al. Biodegradation of polyphenols with immobilized Candida tropicalis undermetabolic induction[J]. FEMSMicrobi-oligy Letters, 2003, 223(2): 215-219.
[关键词]三次采油;化学驱;驱油
中图分类号:TE357 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)40-0031-01
石油是一种重要的战略资源,对石油进行加热炼制,利用石油中各成分沸点的不同,将他们进行分离,可以得到汽油、柴油、煤油、油、石蜡、沥青等资产品,这些产品都对人们生产生活起着重要作用,所以石油对国家经济水平的发展与人民生活水平的提高具有重要作用。然而石油资源并不是取之不尽,用之不竭的,随着勘探开发程度的加深,开采难度会逐步加大,因此提高石油采收率不仅是石油工业界,而且是整个工业界普遍关心的问题。基于此,探讨油田采油技术意义重大。
1.三次采油技术综述
按照油田开采方式的不同,石油开采技术可以分为一次采油,即原始底层压力采油;二次采油,利用注水平衡的压力进行采油;三次采油,即用化学的物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能开采出更多的石油,称为三次采油。三次采油采取物理――化学方法,改变流体的性质、相态和改变气――液、液――液、液――固相间界面作用,扩大注人水的波及范围以提高驱油效率,从而再一次大幅度提高采收率。
一次采油是指依靠油藏的天然能量自喷采油的方式,这种方式最简单经济,但采收率也很低;二次采油是指在油藏能量不足的情况下,通过注水来补充地层能量,从而增加原油采出量的方法,与一次采油相比,二次采油投资增加,技术也变得复杂,但是采收率也比一次采油能提高15%-20%;三次采油是针对二次采油后期,由于注水使得含水达到一定程度,不能再进行注水开发油藏的情况下所进行的一种强化采油技术,一般有注化学剂、气体、热采和微生物等方式。
三次采油技术提高了原油采收率的主要原理是:是通过注入水中的化学试剂,来大幅度降低油水接口张力,增加注入水的粘度,从而降低油水流度比,提高渗透率,扩大油层宏观和微观波及体积,进一步驱替水驱残余油,大幅度降低剩余油饱和度,提高驱油效率和原油采收率。
2.采油技术的机理分析
三次采油技术方法众多,依据油层开采特点的不同,世界范围内广泛使用的三次采油技术主要有四种:①化学驱;②热力驱;③气驱;④微生物驱。
2.1 化学驱分类。化学驱被广泛应用在稀油油藏的开采中。根据所使用化学方法的不同,化学驱也可以分为几种类型,常见的有碱驱、聚合物驱和ASP驱油法。原油中含有石油酸,如果使用碱,就可以让二者发生化学反应,这样就可以生成表面活性剂,通过其可以改变油水界面的张力,并能够达到驱油的目的。也就是所谓的碱驱。在原油采收中,如果能增大水的波及系数,那么也可以提高采油采收率。而通过聚合物驱可以轻松实现这一目标,也就是所谓的聚合物驱。此外,在采油中,怎样能够降低成本,实现低投入、高采收一直是研究的重点。利用ASP驱油法可以让碱和聚合物以及表面活性剂之间产生增效性与互补性,这样也来就可以提高复配增效率,可以达到降低成本的目的。
2.2 热力驱。热力驱其机理是可以增大油藏的温度,这样就可以降低原油的粘度,采用热力驱油法时,热量产生的地点不同,一种是将热流体由地面经井筒注入到油层中,一种是热量产生于油层内部,以火烧油法为典型代表,其将热流体连续的从某些井注入油层内,然后从其他油井产油。热力驱法不但能减小流动阻力,而且还能提供驱油动力。
2.3 气驱。注气法主要针对高含水油藏、非均质油藏以及不适合热采的重质油藏,在这些油藏中注入二氧化碳来达到采油的目的。二氧化碳采油技术的原理是向地层中注入反应溶液,使其在油藏条件下充分反应而释放出二氧化碳气体,二氧化碳溶解于原油之中,降低原油黏度,从而达到提高原油采收率的目的。
2.4 微生物驱。法利用微生物来增大原油采收率可大大提高油田原油产量,并能起到减缓腐蚀和控制原油硫含量等目的,对优化地层渗透率,减缓水锥和气锥等现象具有重要显著作用。近年来,微生物法发展很快,已成为化学法、热力法、注气法后的第四大提高原油采收率的方法。微生物驱油技术未来发展方向主要体现在三方面:①微生物调剖驱油;②激活油藏微生物驱;③激活油藏微生物驱。
3.三次采油技术的发展趋势
目前,我国石油进口额逐年增加。三次采油技术虽然反正迅速,但是还极不成熟。继续对三次采油技术深入研究,提高我国的原油采收率,从而降低石油进口额,促进我国经济发展。因此,进一步加大对提高采收率的新技术的研究是势在必行的。ASP三元复合驱油效率高,成本低,具有广泛的应用前景,是三次采油技术的发展方向之一。应重点从两方面进行研究:一是从驱油原理上进一步探索,二是要研制开发廉价高效表面活性剂,提高采收率,降低成本。生物表面活性剂是微生物在代谢过程中的产物,包括糖脂、脂蛋白、中性类脂衍生物等,这些微生物有较强的表面活性,能大幅度降低油水界面张力,从而提高采收率。所以微生物驱油法也是三次采油法的重点发展方向之一。MD膜驱法是以水溶液为传递介质,通过MD膜驱剂分子作用于岩石表面,从而来来提高原油采收率和驱油效率。这也是未来研究深挖的采油方法之一。二氧化碳本身的物理化学特性,决定了利用二氧化碳驱油可以降低原油界面张力,减少阻力;降低原油粘度,使原油体积膨胀;萃取和汽化原油中的轻质烃;压力下降造成溶解气驱;酸化解堵作用;由于二氧化碳比一般烃类气体易溶于水,而且其在原油中的溶解度大于其在水中的溶解,二氧化碳可以从水溶液中转溶于原油中。以上特性决定了利用二氧化碳进行驱油,也是未来的研究方向之一。
4.结语
结语综上所述,三次采油技术是目前世界上应用比较广泛的采油技术,通过对不同机理地三次采油技术的分析,我们可以清晰地看到不同技术的优缺点。针对当前原有资源紧张的现状,必须要加大对三次采油技术的研究,必须要挖掘其优点,并改善其技术缺点,实现高效采油。
参考文献
[1] 杨海龙,卓兴家. 三次采油技术的现状及发展趋势[J].内蒙古石油化工,2010,(22).