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生物技術(shù)優(yōu)缺點范文第1篇

關(guān)鍵詞：固定化；微生物；載體；廢水處理

中圖分類號： X703 文獻標識碼： A 文章編號：

前言

隨著社會進步和時展，特別是工業(yè)文明的飛速發(fā)展，城市化進程中工農(nóng)業(yè)生活廢水的處理越來越得到社會各界的重視。隨著生物科技術(shù)水平的不斷提高進步，固定化生物技術(shù)作為一種環(huán)保高效可行的廢水處理技術(shù)得到越來越廣泛的應用和認可。所謂的固定化微生物技術(shù)，我們又稱作固定化細胞技術(shù)，是依靠固定化酶技術(shù)發(fā)展而來的。其主要特征是利用化學或者物理的手段，將游離的細胞或酶定位于限定的區(qū)域，使其保持活性并可反復利用的手段方法來影響微生物固定化的因素主要有微生物性質(zhì)、載體性質(zhì)及環(huán)境特征。現(xiàn)在，在應用固定化微生物技術(shù)來處理廢水及各類難降解生物的有機污染物方面使其受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注并取得了顯著的成績，固定化微生物技術(shù)在廢水處理中的優(yōu)勢越來越明顯。

1固定化微生物技術(shù)的特點

研究試驗表明固定化微生物具有其特有的反應特性，在應用中必須要利用和遵循這一特性。經(jīng)過固定化后的微生物，其本身的反應特性可以分為多類，主要表現(xiàn)在微生物穩(wěn)定性、微生物活性及氧和底物傳質(zhì)速率等都發(fā)生變化。正是由于這些變化決定了固定化微生物與游離微生物在工程及處理工藝上存在差異。固定化后的微生物具有不易流失，加固后主鏈結(jié)構(gòu)的性質(zhì)較穩(wěn)定，微生物本身不易被破壞的特點。此外，PH值變化、有機物濃度變化及生物毒性物質(zhì)對其破壞系數(shù)低，且不易失活，從而使固定化微生物穩(wěn)定性增加。通過對從某污水處理廠氧化溝采集的微生物進行誘導馴化，得到以氧化亞鐵硫桿菌為優(yōu)勢菌的脫硫菌，進而研究了該固定化微生物脫硫菌在不同環(huán)境條件下的性能。結(jié)果表明，固定化后的微生物對熱、pH等得穩(wěn)定性提高，對金屬等有毒物質(zhì)的毒性抵抗力增強。

同時，實驗研究及國內(nèi)外應用實踐都表明，利用固定化微生物技術(shù)，可以將篩選出的優(yōu)勢菌種加以固定，構(gòu)成一種高效、快速、耐受性強、能連續(xù)處理的廢水處理系統(tǒng)，不但可以有效地減少二次污染，并且具有處理效率高、運行穩(wěn)定、可純化和保持高效優(yōu)勢菌種、反應器生物量大、污泥產(chǎn)量少以及易于實現(xiàn)固液分離等一系列優(yōu)點。這些突出的優(yōu)點使固定化微生物技術(shù)成為國內(nèi)外廢水處理領域的研究熱點。

2固定化載體的選擇及原則

2.1 固定化載體的分類及性能比較

就國內(nèi)外應用現(xiàn)狀來看，目前，可以用來作為固定化微生物的載體的物質(zhì)主要可以分為：有機高分子載體、無機高分子載體和復合載體三類。其中有機高分子載體又可以分為天然和人工合成兩類。常見的天然有機高分子載體有瓊脂、角叉萊膠、明膠、海藻酸鈉等；常見的人工合成的有機高分子載體有聚丙烯酰胺凝膠（ACAM）、聚乙烯醇凝膠(PVA)、光硬化樹脂、聚丙烯酸凝膠等。常見的無機載體有多孔玻璃、多孔硅酸鹽、石英砂、生物活性炭（BAC）、硅藻土等。微生物固定化載體各有各的優(yōu)缺點，其中天然有機高分子載體對生物無毒性，傳質(zhì)性能好，但機械強度較低，在厭氧條件下易被微生物分解；人工合成的有機高分子載體一般強度較大，但傳質(zhì)性能較差，微生物固定時對其活性影響較大，聚乙烯醇與瓊脂、明膠和丙烯酰胺凝膠相比較，具有機械強度較高、傳質(zhì)性能較好，生物毒性較低和固定操作容易等優(yōu)點。無機載體具有機械強度大、對微生物無毒性、不易被微生物分解、耐酸堿、成本低、壽命長等優(yōu)點。由于有機載體和無機載體各有優(yōu)缺點，在許多性能方面兩類載體可以互補，因而，就有了復合載體材料，它是將兩類載體結(jié)合起來，以改進載體性能，降低成本，提高廢水處理效果。

2.2固定化載體選擇所遵循的原則

固定化載體的選擇將直接影響所固定微生物的生物活性等性能，所以，固定化微生物技術(shù)的使用對載體的選擇有一定的要求。在進行選擇載體的過程中，主要應遵循以下幾點原則：固定化過程簡單，常溫下易于成型，固定化過程及固定化后對微生物無毒，生物滯留量高；具有生物相容性，不能干擾生物分子的功能，基質(zhì)通透性好，傳質(zhì)性能優(yōu)良；物化穩(wěn)定性好，機械強度高，抗微生物分解，沉淀分離性能好；價格低廉，壽命長等。

3.固定化微生物技術(shù)在廢水處理中的應用

下面簡要通過具體實驗談一談固定化微生物技術(shù)在具有典型特征的廢水處理中的應用。

3.1 含重金屬離子廢水的處理

目前，重金屬污染對生物的影響越來越嚴重，由于固定化后的微生物，穩(wěn)定性能好，抗毒性強，因此微生物被廣泛用于去除廢水中的重金屬離子。我們進行了采用固定化微生物SBR反應器和普通活性污泥SBR反應器處理投加了Cr6+的生活污水，考察了固定化微生物去除COD及Cr6+的能力及抗毒性的實驗。結(jié)果表明：在保證對COD的去除率較穩(wěn)定的條件下，固定化微生物與普通活性污泥所能承受的Cr6+濃度分別為70mg/L和1.9mg/L。還了解到有關(guān)試驗利用聚丙烯酰胺與殼聚糖形成的互融聚合物網(wǎng)絡凝膠固定非活性的銅綠假單胞菌，研究了這種固定化微生物顆粒對Cu2+的吸附特性。結(jié)果表明，該固定化微生物對Cu2+的吸附很迅速，在40min內(nèi)吸附基本達到平衡。固化微生物技術(shù)對含重金屬離子廢水的處理效果顯著。

3.2 含氮廢水的處理

利用微生物去除氮和氨，一般是通過好氧微生物的硝化反應過程來和厭氧微生物的反硝化反應過程來進行。我們采用聚乙烯醇（PVA）為載體的包埋固定化微生物處理低濃度氨氮絮凝余水進行試驗，在HRT為3h之內(nèi)從地表水環(huán)境質(zhì)量V類水標準以外達到了I類水標準，在較短的水力停留時間成功實現(xiàn)了氨氮的去除。進而又以竹炭為載體，將硝化菌、反硝化菌等微生物固定在竹炭上，研究竹炭固定化微生物對氨氮的去除及影響因素。結(jié)果表明：竹炭固定化微生物處理氨氮水樣存在竹炭吸附和微生物脫氮兩種作用。對于初始氨氮質(zhì)量濃度≤200mg·L-1的水樣，調(diào)節(jié)水樣pH為8，控制水樣溶解氧質(zhì)量濃度為1mg·L-1左右，竹炭固定化微生物系統(tǒng)中可發(fā)生同時硝化—反硝化作用，氨氮去除率可達70%以上。固化微生物技術(shù)對含氮廢水的處理效果顯著。

3.3 酚類及醇類廢水的處理

我們采用聚乙烯醇（PVA）—硼酸法制作固定化活性污泥小球，進行從溫度、濃度和pH 3方面比較了固定化活性污泥和游離活性污泥對氯苯酚降解效果的影響的實驗。研究表明：固定化活性污泥降解對氯苯酚的最適宜溫度為25℃～35℃，最適pH為6～8；固定化活性污泥對氯苯酚的降解速度大于游離活性污泥。有關(guān)試驗以苯酚模擬廢水為研究對象，采用苯酚馴化后的優(yōu)勢菌群，利用竹炭作為載體，用竹炭固定化微生物處理含酚廢水。實驗表明，在苯酚濃度為40mg/L低濃度廢水，在投菌量為100mL/10g竹炭，竹炭量為10g/100mL污水的條件下經(jīng)5h處理后，苯酚和COD的去除率分別為95%和70%。固化微生物技術(shù)對酚類及醇類廢水的處理效果顯著。

3.4 印染、造紙廢水的處理

印染、造紙廢水的水量大，污染物質(zhì)也比較復雜，是比較難處理的工業(yè)廢水。我們采用固定化微生物工藝，進行對混凝沉淀后退漿工序的印染廢水進行了現(xiàn)場中試處理研究。實驗結(jié)果表明，在水力停留時間（HRT）為20h的條件下，對于進水化學需氧量（CODCr）為1.0～1.2g/L的退漿廢水，經(jīng)過兩級水解酸化、兩級好氧處理后，其出水CODCr＜100mg/L，達到國家一級排放標準。其中，水解酸化階段的HRT為10h，CODCr復合1.7kg/（d·m

3），去除率為44%；好氧階段HRT為10h，CODCr復合1.9kg/(d·m3),去除率為83%，效果同樣顯著。

結(jié)束語

綜上所述，固定化微生物技術(shù)，不論技術(shù)本身，還是反映特性，都具其絕對的優(yōu)勢，引起了人們的廣泛關(guān)注和對其進一步的研究。但同時，我們也看到了，要將固定化微生物技術(shù)工業(yè)化，還需要進一步的研究：降低載體的成本和延長載體的壽命；將固定化微生物技術(shù)與其他廢水處理技術(shù)相結(jié)合，以達到最佳處理效果。通過不斷的深入研究，固定化微生物技術(shù)一定會很快成熟起來，并高效而實用的應用于各種廢水處理。

參考文獻：

[1] 彭云華. 對固定微生物技術(shù)凈化有機廢水最佳方法的探討[J]. 城市給排水，2005.

生物技術(shù)優(yōu)缺點范文第2篇

關(guān)鍵詞：印染廢水

Abstract: the paper system technology and progress of the printing and dyeing wastewater at home and abroad, especially the new technology in recent years is introduced, and probes into the developing trend of printing and dyeing wastewater treatment technology, combined with the advantages and disadvantages and practicability, economy, the authors put forward their own views and the prospect of printing and dyeing wastewater treatment.

Keywords: printing and dyeing wastewater

中圖分類號：X791文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2013）

引言：印染廢水組分復雜，常含有多種染料，色度深、毒性強、難降解，PH波動大、而且濃度高，廢水量大，是難處理的工業(yè)廢水之一。由于化學纖維織物的發(fā)展，，使難生化降解有機物大量進入印染廢水，色度的去除是印染廢水處理的一大難題，舊的生化法在脫色方面一直不能令人滿意。傳統(tǒng)的生物處理工藝已受到嚴重挑戰(zhàn)。

如何選擇適宜的廢水處理工藝，做到運行成本既合理，污染物去除效果又好，是工程設計中的關(guān)鍵。為了對印染廢水處理工藝有更深入的了解，文章簡要介紹印染廢水的幾種典型的傳統(tǒng)處理方式，以及新型印染廢水處理工藝技術(shù)，并就其優(yōu)缺點進行評析和展望。

一、傳統(tǒng)印染廢水處理工藝：

1 物理處理法：吸附法和混凝法

吸附法可通過吸附劑去除水中的色、臭、重金屬離子和有機物。但該方法不大適用于分散染料的去除。

混凝沉淀法是對于成分復雜的染料廢水，先經(jīng)均化沉淀，加入適量的酸或堿中和后，再加混凝劑絮凝沉淀。傳統(tǒng)混凝法對疏水性染料脫色效率很高。缺點是需隨著水質(zhì)變化改變投料條件，對親水性染料的脫色效果差，COD去除率低。

2 化學處理法：化學氧化法、焚燒法

化學氧化法是通過強氧化劑的氧化作用，破壞發(fā)色基團或染料分子結(jié)構(gòu)，達到脫色和去除COD的目的。

焚燒法是在高溫下，利用空氣深度氧化處理極高濃度有機物廢水的最有效手段，是最易實現(xiàn)工業(yè)化的方法。目前，國內(nèi)焚燒處理存在的主要問題是：熱回收率低，不少焚燒裝置因運轉(zhuǎn)費用高而不能運行。國外先進的焚燒系統(tǒng)都配備廢熱回收和廢氣污染控制裝置，有利于降低能耗和消除二次污染。

3 生物處理法

廢水生化處理是利用微生物的代謝作用分解廢水中有機物的處理方法。生化法操作簡單, 運行費用低, 無二次污染的優(yōu)點, 在印染廢水的處理中得到了廣泛的應用。生化法包括好氧法和厭氧法。

二、新型印染廢水處理工藝：

1 膜過濾法

國內(nèi)用醋酸纖維素納濾膜處理染料廠的高鹽度、高色度廢水, 色度去除率幾乎達100%, COD 去除率在95% 以上。【4】膜分離技術(shù)處理效果明顯, 是一種極有前途的物理處理新技術(shù)。但其投資和運行費用高, 易發(fā)生堵塞, 需要高水平的預處理和定期的化學清洗, 還存在濃縮物的處理問題?！?】

2 高能物理處理法

水分子在高能束轟擊作用下能發(fā)生激發(fā)和電離, 生成離子, 激發(fā)電子、次級電子, 這些高活性粒子可使有害物質(zhì)得到降解。該技術(shù)的特點是有機物的去除率高, 設備占地面積小, 操作簡便; 但因其產(chǎn)生高能粒子的裝置昂貴, 技術(shù)要求高, 能耗較大, 要真正投入應用還有大量的問題需要解決。

3 化學處理法

3.1 光催化氧化法：利用某些物質(zhì)在紫外光的作用下產(chǎn)生自由基, 氧化染料分子從而實現(xiàn)脫色。目前存在的主要問題是染料體系的復雜性和測試方法的局限性。其次, 是由于催化劑懸浮于水體中, 加大了清理難度, 增加對環(huán)境的二次污染。

3.2 超聲波氧化法：基于超聲波能在液體中產(chǎn)生局部高溫、高壓、高剪切力, 誘使水分子及染料分子裂解產(chǎn)生自由基, 引發(fā)各種反應并促進絮凝的一種技術(shù)。該技術(shù)可與化學氧化、電解氧化、光催化氧化等聯(lián)用, 對一些難降解有機物有顯著的降解效果,去除率高且反應速度快。

4. 生物法

4.1 好氧生物處理法【5】

4.1.1加壓生物氧化法： 采用密閉塔式容器, 根據(jù)亨利分壓定律, 以簡單的“加壓”手段突破了有機廢水生物處理的供氧問題, 增大了活性微生物量, 提高了微生物活性。為生物法處理印染廢水, 特別是處理濃度高和難生物降解的印染廢水創(chuàng)出了一條新路。

4.1.2 膜生物反應器處理法： 它將水力停留時間與污泥停留時間相分離，延長了泥齡，污泥質(zhì)量濃度可以得到提高，從而提高了生物系統(tǒng)對難降解有機物的處理能力。它具有出水穩(wěn)定、水質(zhì)好等優(yōu)點, 但膜污染、成本高的問題阻礙了它的大量推廣。

4.1.3 添加優(yōu)勢菌種法： 通過添加優(yōu)勢復合菌, 經(jīng)長期馴化形成穩(wěn)定的含菌泥體系, 菌泥的形成不但可使降解效率大大提高, 而且可使反應時間大大縮短, 因而大幅度降低了廢水處理工程的投資和運行成本。利用高效菌作為添加劑或種源接種處理印染廢水是當今環(huán)保領域中新興的生物技術(shù)。

4.2 厭氧生物處理法： 厭氧生物處理較好氧生物處理在印染廢水處理上, 有應用范圍廣、能耗低、有機負荷高、剩余污泥少的優(yōu)勢。但是, 單一的厭氧處理運行周期比較長, 而且往往很難達到排放標準。因此，厭氧生物處理應用較多的主要是其復合或改進工藝。

4.3 好氧-厭氧處理法： 通過厭氧處理以提高印染廢水的可生化性, 使出水水質(zhì)穩(wěn)定, 減少了負荷沖擊, 以利于后續(xù)的好氧處理。當有機物通過厭氧反應, 降解成有機酸或小分子的溶解性物質(zhì)后, 再通過好氧處理予以徹底降解。

厭氧-好氧法處理難生化降解的印染廢水具有除污染效率高、運行穩(wěn)定和較強的耐沖擊負荷能力等特點。但是又存在著以下自身無法解決的問題：活性污泥沉降性、生化反應速率和剩余污泥的處理費用較高；隨著印染廢水的可生化性變差，單一運用生物處理法不能滿足實際要求。

小結(jié)：

比較上述各種印染廢水處理技術(shù), 物理和化學法總體上處理成本高, 其中吸附法和膜分離技術(shù)適合作為深度處理技術(shù), 化學氧化法處理效率高、二次污染較少。比較有效的處理工藝是通過物化處理減少印染廢水的生物毒性, 提高可生化性, 再采用運行成本較低的生化法進一步處理。且單一處理工藝均很難達到要求, 需對不同處理工藝進行優(yōu)化組合。因此, 系統(tǒng)開發(fā)不同工藝的有效組合, 研究高效、經(jīng)濟、節(jié)能的印染廢水處理反應器將是印染廢水處理工藝研究的主要內(nèi)容和發(fā)展方向。

參考文獻

[1] 明銀安,陸曉華. 印染廢水處理技術(shù)進展. 工業(yè)安全與環(huán)保 2003,29,8:16~17.

[2] 趙平,羅智明,梁羽峰,宏鳳英,吳晉波. 印染廢水的傳統(tǒng)處理方式評析. 廣東化工.2011,8,38,220:114~115

[3] 景曉輝,尤克非,丁欣宇,蔡再生. 印染廢水處理技術(shù)的研究與進展. 南通大學學報( 自然科學版). 2005.3.4:18~19

生物技術(shù)優(yōu)缺點范文第3篇

關(guān)鍵詞：PCR 原理與技術(shù) 食品檢驗 應用

中圖分類號：TS207 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5336（2015）02-0038-01

1 引言

上世紀80年代中期，分子生物學領域誕生了一項新技術(shù)，稱作DNA體外擴增法，簡稱為PCR技術(shù)。其基本原理是在生物體的體外，對指定DNA雙鏈片斷進行擴增。第一步：挑選出指定DNA雙鏈片斷，人工合成指定DNA雙鏈片斷端頭鄰近序列互補的寡核苷酸片斷，將該互補片段稱作引物（Primer），引物也是雙鏈結(jié)構(gòu)，分作左端引物和右端引物。第二步：加熱指定DNA雙鏈片斷，使之發(fā)生變性，分裂成單鏈，把左右引物與之分別配對進行互補結(jié)合。第三步：在DNA聚合酶和4種dNTPs底物的共同作用下，引物沿模板DNA鏈按5/3/方向延伸，合成DNA雙鏈，這個步驟被稱為DNA多聚酶鏈反應。第四步：以新合成的DNA雙鏈作為擴增模板，重復DNA多聚酶鏈反應步驟。歷經(jīng)25～35次循環(huán)，可將DNA序列擴增到近百萬倍。該技術(shù)具有特異性強、靈敏度高、擴增快速準確等優(yōu)點，自誕生之日起，其實用性在醫(yī)學、農(nóng)學、環(huán)境科學、食品檢驗等領域得到了很好的印證。

2 PCR技術(shù)在食品檢測方面的應用

2.1 PCR技術(shù)的檢測原理

PCR技術(shù)最根本的鑒定依據(jù)是生物的DNA結(jié)構(gòu)具有唯一性。在食品檢測中，起到鑒定標準模板作用的是引物，從理論上說，①如果引物來自DNA保守區(qū)，則在擴增之后，所有被檢測對象都含有DNA保守區(qū)的片段；②如果引物來自DNA特異區(qū)，則在擴增之后，所有被檢測對象都含有DNA特異區(qū)的片段。以上兩種理論依據(jù)就是PCR技術(shù)的檢測原理。

在實際應用中，人工有選擇地截取DN段，使用DNA多聚酶鏈反應，可以在2～3小時之內(nèi)達到常規(guī)檢測需要數(shù)天才能達到的培養(yǎng)效果，另外還省去了繁瑣的種屬鑒定等工作，簡化了檢測流程。

2.2 PCR技術(shù)的操作程序

（1）待檢樣品的濃集（增菌）。食品中待檢的微生物群落濃度一般都是比較低的，達不到檢測要求。這就需要進行待檢微生物的濃集。

（2）核酸的提取。為了實現(xiàn)PCR擴增，必須提取待檢樣品的核酸。常用的處理方法包括：加熱、反復凍融、化學裂解。

（3）PCR擴增。在擴增過程中，最關(guān)鍵的莫過于引物，它直接關(guān)系到PCR檢測的成敗。擴增需要20―40個反應循環(huán)，每個循環(huán)都由高溫變性、低溫退火、適溫延伸組成。高溫時，氫鍵打開，雙鏈變?yōu)閱捂?，生成擴增模板；低溫時，左引物和右引物分別與模板DNA的2條單鏈做互補結(jié)合，完成配對；適溫時，在聚合酶作用下，4種三磷酸脫氧核苷（A、T、G、C）按堿基互補配對原則不斷進行配對添加，按5/3/方向自動合成新的DNA雙鏈片段。

變性溫度一般需保持在94℃左右，如果待擴增區(qū)域DNA的G+C含量太高，則可考慮適當提高變性溫度。

退火溫度與引物的G+C含量有關(guān)，根據(jù)公式：Ta=4×（G+C）+2×（A+T）-5。

延伸溫度一般需保持在72℃左右，此時DNA聚合酶的聚合速度約1000（堿基）/min。

（4）擴增產(chǎn)物的檢測。常用的檢測方法為瓊脂糖凝膠電泳法，瓊脂糖質(zhì)量分數(shù)在0.8%～2%之間。待分離DN斷的分子量越小，所需瓊脂糖質(zhì)量分數(shù)則越大，反之亦然。

3 PCR技術(shù)用于食品檢測的優(yōu)缺點

3.1 PCR技術(shù)的優(yōu)點

傳統(tǒng)檢測方法多采用平板培養(yǎng)法，通過菌落計數(shù)來判斷菌體濃度。傳統(tǒng)方法的優(yōu)點是操作簡單，其最大的缺點是消耗的時間太長，檢測周期一般在3――10天。

PCR技術(shù)的最大優(yōu)點就是檢測速度快，使用特異區(qū)擴增檢測，只要在幾個小時內(nèi)成功擴增，即可檢驗并判斷出待檢測樣品的種類，非常迅捷、靈敏。

3.2 PCR技術(shù)的缺點

任何事物都不是完美的，PCR技術(shù)一樣存在缺點，正是這些缺點的存在，導致其不能完全取代傳統(tǒng)檢測法。其主要缺點包括：（1）假陽性問題。核酸受到污染而造成假陽性的問題，是PCR技術(shù)的最大缺點。這個缺點來自擴增本身，在擴增的過程中，即使只有一個污染源，結(jié)果也會出現(xiàn)成十萬成百萬倍的污染現(xiàn)象，造成檢測結(jié)果出現(xiàn)陽性，稱之為假陽性。

防止假陽性問題，目前只有做好隔離這一種辦法。（2）假陰性問題。假陽性問題來自PCR技術(shù)本身，假陰性問題則來自待測樣品。食品成分復雜，其中多種成分發(fā)生了復雜的化學反應，不能排除模板液中帶有某種或某些抑制PCR反應的成分。防止假陰性問題的辦法是設置陽性對照環(huán)節(jié)。（3）定量檢測困難。由于影響PCR產(chǎn)率的原因比較多，在定量檢測方面不能提供較為精準的數(shù)據(jù)，導致PCR技術(shù)無法勝任定量檢測。直至目前，尚沒有實質(zhì)性的突破與進展，限制了PCR技術(shù)在檢測方面的應用范圍。

4 結(jié)論

PCR檢測有一定的局限性，但是，其高靈敏度的檢測反應、明顯的特異性辨別、快速簡便的檢測流程，是其它檢測方法所不能替代的。相信隨著生物技術(shù)的快速進步，PCR檢測技術(shù)的應用范圍會越來越廣泛。

參考文獻

生物技術(shù)優(yōu)缺點范文第4篇

關(guān)鍵詞：重金屬廢水處理；循環(huán)利用；環(huán)保；水資源

在水資源嚴重缺乏的情況下，環(huán)境污染所導致的質(zhì)量型缺水也日益嚴重。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國年均廢水排放量為500億m3，其中重金屬廢水占到了55%以上。加之重金屬廢水污染持續(xù)時間長，危害性大，因此一直是我國環(huán)保部門的重點關(guān)注對象。

1重金屬廢水的來源與處理現(xiàn)狀

具體到我國工業(yè)生產(chǎn)來說，重金屬廢水污染主要來自于冶金、電鍍以及采礦等行業(yè)。例如有色金屬冶煉廠、電鍍廠等即會排放大量的廢水，其中含有各種重金屬離子，造成許多重金屬隨著廢水滲入到生態(tài)系統(tǒng)中。目前來說重金屬廢水的處理主要有化學法、物理化學法以及生物法三種。

1.1化學法處理重金屬廢水

化學法處理重金屬廢水是最為常用的一種，具體來說是利用化學方法將廢水中的重金屬離子進行中和、沉淀等，進而消除其毒性。例如在處理廢水中的呈硫化物時，就可以在廢水中投入硫化機，Na2S等；也可以采用鐵氧體沉淀法，能夠一次去除多種重金屬離子；還有鋇鹽沉淀法處理含有鉻金屬的廢水；也有采用電解法，利用電極讓廢水中的重金屬離子發(fā)生化學反應，消除其毒性，但是這種方法對于電能的消耗較大。

1.2物理化學法處理重金屬廢水

物理化學法處理重金屬廢水，主要是通過物理與化學結(jié)合的方法，來提高重金屬廢水處理的質(zhì)量。例如采用物理吸附法，可以借助吸附劑（活性炭、褐煤、風化煤）將廢水中的重金屬離子進行吸附。這種方法能夠同時吸附多種重金屬離子，但是也存在吸附劑使用壽命較短的弊端。另外一種重要物理方法即是液膜法，液體膜分散于重金屬廢水時,流動載體在膜外相界面有選擇地絡合重金屬離子,然后在液膜內(nèi)擴散，在膜內(nèi)相界面上解絡,重金屬離子進入膜內(nèi)相得到富集，流動載體返回膜外相界面，如此過程不斷進行，廢水得到凈化。該方法工藝簡單而且分離效率較高，但是穩(wěn)定性較差。第三種是反滲透法和電滲析法。這兩種即是相對可靠而且廢水處理成本較低，但是對于濃縮重金屬離子濃度有一定的限度。

1.3生物法處理重金屬廢水

在日常生活中人們發(fā)現(xiàn)水藻類等一些水生物能夠起到一定的水資源凈化作用，而且對一些重金屬也有較強的富集能力。在此基礎上，逐步發(fā)現(xiàn)放線菌、霉菌等都能夠有效的吸附水中的重金屬離子，然后以生物代謝的方式將重金屬與生物體內(nèi)的蛋白結(jié)合，進而實現(xiàn)重金屬的沉淀。當然還有一些生物吸附法、生物沉淀法，具有成本低、易回收重金屬的特點。綜合來看，隨著科學技術(shù)的進步，重金屬廢水的處理方法不斷增加，但是每一種又個具優(yōu)缺點。例如較為常用的化學沉淀法，雖然廢水處理效率高，但是也存在廢水回收利用困難的缺點。而其他活性炭吸附法、電滲析法等廢水處理質(zhì)量較高，但是也存在廢水處理成本高的缺點，難以大規(guī)模的推廣使用。因此成本低、廢水處理效果好的生物技術(shù)，成為了未來重金屬廢水處理中的最優(yōu)選擇。

2重金屬廢水處理后的循環(huán)利用

目前由于技術(shù)條件和資金投入的限制，我國在重金屬處理中大多采用沉淀法，雖然對于緩解重金屬廢水污染具有一定的作用，但是也產(chǎn)生了二次污染問題。因此在環(huán)保需求日益高漲的情況下，重金屬廢水“零排放”成為了政府和人民的要求。需要企業(yè)不斷改進技術(shù)，多多引進現(xiàn)代的廢水處理工藝和技術(shù)，減少重金屬廢水的排放量，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，最終實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益的雙提升。因此本文在結(jié)合生產(chǎn)的基礎上，開發(fā)一種新型水處理活動因子，實現(xiàn)重金屬廢水的處理與循環(huán)利用。

2.1某金屬冶煉企業(yè)廢水特點

在本文研究中以某金屬冶煉企業(yè)為例，對其廢水中的重金屬富含情況進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)廢水中的重金屬離子較多，而且濃度高。因此采用常規(guī)技術(shù)進行廢水處理的難度較大，凈化后的廢水PH值較高，無法達到排放標準。

2.2石灰中和工藝的改進

要實現(xiàn)重金屬廢水的循環(huán)利用，就必須改進現(xiàn)有的石灰中和工藝，有效解決廢水循環(huán)過程中的鈣離子導致結(jié)垢與腐蝕問題后進行循環(huán)利用。因此本技術(shù)將廢水中鈣離子的處理作為研究重點，在廢水的底泥中投入一定的的聚丙烯酸（PAA）等。然后通過泥漿泵將混合底泥直接輸送至石灰乳的投放池，在攪拌后與重金屬離子發(fā)生反應，促進重金屬離子的沉淀。形成的底泥在加入一定量的隊等聚合物后開始新一輪的循環(huán)。改進工藝后發(fā)生的反應主要有：中和反應：H2SO4+Ca(OH)22H2O+CaSO4Ca2++2AsO2-Ca(AsO2)2水解反應：Zn2++2OH-Zn(OH)2Pb2++2OH-Pb(OH)2Cu2++2OH-Cu(OH)2Cd2++2OH-Cd(OH)2

2.3實驗與檢驗

在獲取以上反應后，本技術(shù)對某金屬冶煉廠的重金屬廢水進行了實驗，檢驗該技術(shù)在重金屬廢水中的應用。結(jié)果顯示處理后的重金屬廢水PH值在8.5時，各重金屬離子含量降低，符合了國家排放和企業(yè)循環(huán)利用標準。當PH值在9以上時，即可以完全達到國家標準，這一實驗結(jié)果為進一步開展重金屬廢水的處理與循環(huán)利用奠定了堅實的基礎。

3結(jié)語

水資源污染讓本以缺乏的生態(tài)系統(tǒng)更加脆弱，尤其是面對重金屬廢水的污染時，更是需要我們不斷創(chuàng)新技術(shù)，來提高廢水處理的質(zhì)量，實現(xiàn)重金屬廢水的處理與回收利用。本文在對常用廢水處理技術(shù)進行論述的基礎上，討論了各個方法的優(yōu)缺點，進而結(jié)合企業(yè)實際生產(chǎn)現(xiàn)狀，對傳統(tǒng)石灰石處理技術(shù)進行了改進，實現(xiàn)了重金屬廢水的高質(zhì)量處理與達標排放。

參考文獻：

[1]丘令華,羅孔發(fā),鄒煥村.PCB廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)[J].廣東化工,2014,18:245+238.

[2]張淑云.國內(nèi)外水處理技術(shù)信息[J].工業(yè)水處理,2009,06:19+58+85+91-92.

生物技術(shù)優(yōu)缺點范文第5篇

關(guān)鍵詞：葡萄糖；電化學傳感器；研究分析

葡萄糖檢測在醫(yī)學、食品、生物技術(shù)及工業(yè)等領域有著廣泛的應用，例如在醫(yī)學上，常用電化學葡萄糖檢測試條對病人血液、尿液或是唾液中的葡萄糖進行檢測，從而指導飲食調(diào)節(jié)或是調(diào)整糖尿病用藥，有助于糖尿病病情的治療與控制；在食品方面，葡萄糖常見的碳水化合物，分析食品中（如飲料、果汁等飲品中）的葡萄糖含量也十分必要；葡萄糖含量的多少對微生物的發(fā)酵過程也有一定的影響；此外葡萄糖電化學傳感器也用于檢測工業(yè)廢水中葡萄糖的含量。采用電化學傳感器檢測葡萄糖，其線性檢測范圍寬、靈敏度高、成本比較低，近年來，獲得快速發(fā)展，已成為目前研究和應用最多的生物傳感器。

1 電化學酶傳感器

酶傳感器一般是由固定化酶和電極組合構(gòu)建而成。利用酶的高度專一性及催化性，將酶作為生物傳感器的敏感元件，從而實現(xiàn)生物分子，如糖類、醇類、有機酸化合物、氨基酸化合物的濃度檢測。用于葡萄糖檢測的酶常為葡萄糖氧化酶。根據(jù)檢測過程中傳感器的電荷傳遞機理不同，主要有以下幾種類型的電流型葡萄糖傳感器。

1.1 氧氣作為電子傳遞介體

在葡萄糖氧化酶存在的條件下，葡萄糖和氧氣反應生成葡萄糖酸和雙氧水，葡萄糖濃度的變化與雙氧水或是氧氣的濃度變化成線性關(guān)系。采用電化學方法檢測過氧化氧的濃度和氧濃度可實現(xiàn)葡萄糖濃度的檢測。張彥等采用殼聚糖固定化葡萄糖氧化酶生物傳感器測定葡萄糖的含量，通過電極檢測氧氣消耗量，并依據(jù)反應中消耗的氧氣與葡萄糖的濃度成正比的關(guān)系，建立了檢測葡萄糖含量的電化學方法[1]。由于這類傳感器借助于中間物質(zhì)氧氣或是雙氧水，極易受檢測環(huán)境的影響，如氧氣不足時，難以對高濃度的血糖進行測定；雙氧水濃度過高還容易導致酶的失活[2]。

1.2 利用電子媒介體代替氧氣作為電子受體

電子媒介體，是指能將酶反應過程中產(chǎn)生的電子從酶反應中心轉(zhuǎn)移到電極表面，從而使電極產(chǎn)生相應電流變化的分子導電體。其克服了葡萄糖酶傳感器受氧氣限制的缺點。電子媒介體能夠使電子在酶的氧化還原中心與工作電極表面之間進行快速、往復傳遞。常見的電子媒介體有有機染料、二茂鐵及其衍生物、醌及其衍生物、四硫富瓦烯、富勒烯及導電有機鹽等。陳國松等用電子媒介體硒雜二茂鐵制備得到的葡萄糖電極[3]；莫昌莉等以蔡酚綠B為介體制備葡萄糖傳感器，加入葡萄糖標準溶液前后對蔡酚綠B進行循環(huán)伏安掃描，根據(jù)蔡酚綠B氧化峰的電流值與葡萄糖濃度成正比從而實現(xiàn)葡萄糖的定量測定[4]。

1.3 無介體傳感器

其主要特點就是不經(jīng)過酶與電極間電子交換，酶自身與電極之間直接進行電子轉(zhuǎn)移。由于氧化還原活性中心深埋在葡萄糖氧化酶的分子內(nèi)部，電子無法與電極表面以足夠快速率進行轉(zhuǎn)移，因此增強電子轉(zhuǎn)移速度、縮短其與電極的距離是無介質(zhì)傳感器的研究熱點。通常主要通過將酶共價鍵合在修飾電極表面、或?qū)⒚腹潭ㄔ趯щ娋酆衔镄揎楇姌O表面，達到酶催化反應的專一和高效。蔡稱心等利用吸附的方法將葡萄糖氧化酶固定到CNT/GC電極表面， 形成GOx-CNT/GC 電極，通過葡萄糖氧化酶的直接電子轉(zhuǎn)移實現(xiàn)葡萄糖的檢測[5]，Xinhuang Kang 等采用葡萄糖氧化酶-石墨烯-殼聚糖修飾電極實現(xiàn)葡萄糖的直接電化學檢測，借助于石墨烯的高比表面積和高導電性，實現(xiàn)葡萄糖氧化酶在電極表面的高吸附量，并加快了葡萄糖氧化酶與電極之間的電子傳遞速度[6]。

2 電化學非酶傳感器

酶的活性容易受到外界環(huán)境影響這一缺點限制了酶傳感器的應用，通過在電極上修飾對葡萄糖有催化作用的材料構(gòu)建非酶葡萄糖傳感器越來越引起人們的關(guān)注。常見的用于構(gòu)建非酶葡萄堂傳感器的材料主要有金屬納米材料如Au、Ag、Pt等、金屬合金如Pt-Pb、金屬納米氧化物納米CuO等、碳納米管、石墨烯、聚合物膜、水滑石等。非酶葡萄糖傳感器克服了酶容易失活這一缺點，表現(xiàn)出良好的重現(xiàn)性及穩(wěn)定性。

納米材料由于其尺寸效應等具備良好的催化性能，越來越廣泛應用于電化學傳感器的研究中。丁海云等將制備了Cu納米粒子修飾電極， 其與大粒徑的Cu粒子修飾電極相比較，Cu納米粒子修飾電極對葡萄糖的檢出限更低[7]，羅立強等制備氧化銅-石墨烯納米復合物修飾電極，測定人血清樣品，其結(jié)果與生化分析儀得出的結(jié)果基本一致[8]。特殊形狀的納米結(jié)構(gòu)性能更佳，王蕊通過電沉積的方法在金電極表面制備了具有三維Pt-Pb“納米花”狀納米結(jié)構(gòu)，其電活性面積和電催化活性都有極大的提高，且穩(wěn)定性和選擇性也很好[9]。黃新堂等制備鈦基底上鎳-鋁水滑石納米片陣列無酶葡萄糖傳感器電極CN101598697A。

電極表面的聚合物膜可以消除干擾，提高電極選擇性。俞建國等制備的修飾過氧化聚吡咯膜的微鎳電極用于葡萄糖的檢測，有效的減少了常見的干擾物質(zhì)（如抗壞血酸、尿酸）對檢測結(jié)果的干擾，提高修飾電極的穩(wěn)定性[10]。

3 結(jié)束語

酶傳感器具有高度的專一性，非酶傳感器具備良好的穩(wěn)定性，兩者均具備自己的優(yōu)勢，無論哪種傳感器，其最終目的是實現(xiàn)葡萄糖傳感器的高效、專一、長期檢測。未來在酶傳感器的酶的活性保持及非酶傳感器的專一性等方面的研究將會是葡萄糖電化學傳感器的研究熱點。

參考文獻

[1]張彥，等.殼聚糖固定化葡萄糖氧化酶生物傳感器測定葡萄糖的含量[J].分析化學，2009，37（7）：1049-1052.

[2]Guilbault G Q Lubrano G G. An enzyme electrode for amperometric determination of glucose[J].Analytica ChimicaActa，1973，64（3）：439-455.

[3]陳國松，等.CN102297886A[P].2011

[4]莫昌莉，等.以蔡酚綠B為介體的葡萄糖生物傳感器[J].化學傳感器，2003，23（1）：26-31.

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[6]Xinhuang Kang，等.Glucose Oxidase-graphene-chitosan modified e

lectrode for direct electrochemistry and glucose sensing[J].Biosensors and Bioelectronics，2009，25：901-905.

[7]丁海云，等.納米銅修飾玻碳電極的制備及其對葡萄糖的催化氧化[J].分析化學，2008，36（6）：839～842.

[8]羅立強，等.CN102520035A[P].2012.