环境生物工程 第4章 环境可持续发展的生物技术.ppt

关键因素—— （二）生物表面活性剂的类型 （四）生物表面活性剂的应用 3. 生物表面活性剂在食品工业中的应用 乳化可在食品原料形成一定的浓度、质地和分散相中发挥重要作用。生物表面活性剂可作为乳化剂用于食品原料的加工，也可用于面包和肉类生产，改善面粉的流变学特征，以及部分裂解的脂肪组织的乳化。 4.生物表面活性剂在农业中的应用 利用生物表面活性剂对作物病虫害进行生物防治；生物表面活性剂可使粘重土壤亲水化，进而增加其可湿性，令肥料和农药均匀地分布于土壤。还可增加有机磷杀虫剂的溶解度。 （四）生物表面活性剂的应用 5.生物表面活性剂在医药中的应用 已证实微生物产生的表面活性剂可供药用。例如铜绿假单胞菌产生的鼠李糖脂、枯草芽孢杆菌和地衣状芽孢杆菌产生的脂肽，以及南极假丝酵母菌产生的甘露赤藓糖脂都有抗微生物活性。 6.生物表面活性剂在保健化妆品中的应用 微生物表面活性剂具有一定的保湿能力，且可与皮肤相容。假丝酵母以棕榈油和葡萄糖作为碳源可产生100-150 g/L的槐糖脂。已生产出一种含有1M槐糖脂和12M丙二醇的皮肤保湿剂。 （四）生物表面活性剂的应用 7. 生物表面活性剂在环境保护中的应用 （1）用生物表面活性剂消除海域中的石油污染。已发现铜绿假单胞菌SB30等所产生的乳剂可将海滩中的石油迅速分散为微滴。 （2）利用微生物表面活性剂消除土壤中的烃污染。利用阴离子鼠李糖脂生物表面活性剂，可消除沙柱中83%的残余烃类（十六碳烷烃）。 (3)用微生物表面活性剂消除多环芳族和脂族烃。只有少数微生物可降解土壤中具有4个以上稠合芳香环的多环芳族烃。微生物表面活性剂可通过增溶作用或乳化作用，使吸附于土壤有机物质的烃脱落。 （4）用生物表面活性剂消除土壤中的金属污染。将微生物表面活性剂加入土壤，可促进土壤中重金属的脱附。利用铜绿假单胞菌ATCC9027产生的鼠李糖脂消除土壤中的镉污染。 4.4 化石燃料的生物脱硫 概述 生物脱硫的反应机制 化石燃料中的硫 传统的脱硫方法 微生物脱硫的机制 煤炭生物脱硫技术 石油生物脱硫技术 概 述 每天大约8000万桶(约1 000万吨)原油从地下被抽上来。90％以上取自地下的烃用来做能源。 大多数液体和固体化石燃料(原油和煤)都含有硫。燃烧时放出大量的二氧化硫等毒性气体，转化成大面积酸雨。 中国的二氧化硫排放量已经高居世界榜首 。 2012年我国煤炭消耗量已占世界煤炭消耗总量的50％ 。 目前，全球石油产量为30亿吨，美国年耗油量10亿吨，日本年耗油量接近3亿吨， 2012年我国的石油用量约为4.8亿吨， 相当于世界第一大产油国沙特阿拉伯年产量的2/3，也相当于伊朗和科威特两国年产量的总和。继美国之后世界第二大石油消费国。 Cont. 世界各国对含硫量高的化石燃料的开采都有严格的规定。多年的持续开采使得现有含硫量低的化石燃料越来越少。高硫化石燃料的开采成为必然。高硫化石燃料必须预先经过脱硫处理才能进一步使用。 美国环保局（EPA）已提出将柴油含硫量由现在300ppm减少到2006年15ppm的提案。 欧盟已经要求到2005年汽油和柴油含硫量都达到最大50ppm 我国自2003年1月1日，，汽油中硫化物的含量不得超过800ppm。 脱无机硫研究国内外已比较成熟。然而，因为化石燃料中含有的有机硫化合物成分复杂，大部分是杂环化合物，其中的C—S化学共价键十分牢固，一般常规的物理和化学方法无法有效地除去杂环中的有机硫。 第一节 生物脱硫的反应机制 一、化石燃料中的硫 1．煤炭中的硫 无机硫主要是硫化物和硫酸盐，大部分是黄铁矿(FeS2)。 有机硫和无机硫在数量上往往差不多，有硫醚型、硫醇型、噻吩型。有机硫多与构成煤的碳原子以化学键(C-S)结构形式存在(如图5-1)。比无机硫难以除去。 原油中的硫含量相差很大，根据78种原油的总硫分析结果，为0.03％～7.89 %。 少量元素硫、H2S、FeS2等溶解或悬浮在油中。 主要是有机硫，包括硫醇、硫醚及含硫的杂环化合物如噻吩等，共分为13类，包括176种不同结构， 其中噻吩含量最多。 硫醇：原油中的硫醇大部分是低分子量的，它们在石油的炼制过程中被除去，并且在200℃以上沸点的石油产品中几乎很少存在。 硫醚: 脂肪族硫醚是沸点200℃以上石油产品如柴油中硫化物的主要成分 芳香族硫醚在较重的馏分中含量较低 噻吩：衍生物很多。苯并噻吩、二苯并噻吩、萘噻吩是高硫原油的重要组分。这些硫醚与长链脂肪烃有机地结合在一起。 二、传统的脱硫方法 1、煤炭脱硫 煤炭脱硫主要从三方面考虑： ①煤炭燃烧前脱硫； ②燃烧过程中固硫； ③燃烧后烟气脱硫。 有意义的脱硫应该是燃烧前脱硫。 煤炭脱硫