微生物絮凝劑研究現狀綜述

摘 要：微生物絮凝劑是一類具有良好生物降解性、安全性和環境友好性的水處理劑。本文對近些年來關于微生物絮凝劑的研究進行了簡要綜述。首先對微生物絮凝劑的種類和絮凝機理進行了簡述，接著概述了微生物絮凝劑的應用和研究現狀，最后提出了微生物絮凝劑存在的問題以及今后的研究方向，為今后污水處理的研究提供參考。

關鍵詞：微生物絮凝劑;作用機理;應用現狀

廢水處理過程中常規絮凝劑的使用帶來的二次污染已經被人們認識到，無機絮凝劑的毒性、有機絮凝劑的三致效應和難降解性都迫使我們開發新型無污染的絮凝劑。在環境保護需求日益提高的背景下，可降解、高效、無毒的微生物絮凝劑的廣泛應用將成為必然。

一、微生物絮凝劑的種類

微生物絮凝劑是微生物本身及其在生長過程中產生的具有絮凝作用的代謝產物，主要分為3類：①微生物細胞作為絮凝劑②微生物細胞壁成分作為絮凝劑③微生物細胞代謝產物作為絮凝劑[1]。

二、微生物絮凝劑的作用機理

關于微生物絮凝劑的機理有很多假說，其中具有代表性的包括：Butterfield 粘質假說、莢膜理論、吸附架橋理論等[2]。目前最受認可的是吸附架橋理論。

微生物絮凝劑大分子鏈上通常含有大量羧基、羥基、氨基等活性基團，這些帶電基團和顆粒間通過電中和、氫鍵等作用，使絮凝劑和懸浮顆粒吸附在一起。當顆粒間的排斥力小于鏈長范圍時，就會產生架橋作用，形成的絮體在下降過程中網捕和卷掃其他的懸浮顆粒，實現固體顆粒和溶液分離[3]。

三、微生物絮凝劑的應用

（一）重金屬廢水

重金屬廢水中含有超標的鎘、鎳、汞等重金屬元素，進入環境后會積累并通過食物鏈傳遞[4]。研究表明，具有豐富官能團的微生物絮凝劑能有效地富集重金屬離子。覃敏杰[5]從受鉛鋅污染的土壤中分離出絮凝菌，主要成分為多糖61.23%和蛋白質28.24%，絮凝率可達86.81%，對鉛鋅的去除率遠高于化學絮凝劑，絮凝機理主要為吸附架橋和電中和作用。徐宏亮等[6]從農場畜禽糞便中篩選并分離出絮凝菌 MBF-I3，因含有大量羥基、羧基和磷酸基團，對Pb2+吸附效果很好，主要以吸附架橋和化學吸附為主，兼有網捕作用。

（二）抗生素廢水

抗生素廢水具有色度高、難降解、有害成分多等難處理的問題，排放入環境中，殘留的抗生素會影響人類的生存環境，造成極大危害。蘇舟[7]發現磁性微生物絮凝劑對低濃度磺胺類抗生素廢水的處理效果較好，最高對SMX的去除率可達89.14%，吸附過程以化學吸附為主，羥基與羧基起主要作用。皮姍姍[8]用克雷伯氏菌產生的絮凝劑MFX處理低濃度的四環素污水，使用MFX 60mg/L，在pH為8的條件下，對四環素的去除率為71.68%，經響應面優化去除效率可達81.43%。吸附過程以化學吸附作用為主，羥基是主要吸附位點。

（三）對生活污水的處理

生活污水所含的污染物主要是有機物和病原生物。其中的有機物極不穩定，易腐化產生惡臭。細菌和病原體以生活污水中有機物為營養而大量繁殖，可導致傳染病蔓延流行[9]。郭育濤等[11]用從污水處理廠的活性污泥中分離出的MBF-NIII2為原料，在堿的催化下合成季銨型陽離子絮凝劑CMBF-NIII2，對生活污水的絮凝率最高可以達到91.5%。

四、結語及展望

微生物絮凝劑作為新興的水處理劑，在實際的生產和使用過程中還有一定的局限性。微生物細胞培養的條件未能掌握，在生產過程中產生的有機物種類繁多，不能區分具有絮凝效果的物質;微生物絮凝劑多是液態發酵產物，不易儲存;絮凝篩選工作多是用高嶺懸濁液進行的，效率低且易有誤差。針對微生物絮凝劑存在的這些問題，可從以下幾方面進一步研究：

（1）降低微生物絮凝劑的生產成本，尋找廉價的替代培養基，可以嘗試利用含營養源豐富的有機廢水作為新型培養基，以降低生產成本，為實現微生物絮凝技術的工業化創造條件。

（2）對微生物絮凝劑的絮凝機理進行深入研究，根據已有的絮凝機理對不同種類廢水的處理效果進行分析，對比并探尋其規律，以指導開發出更具有針對性的新型高效微生物絮凝劑。

（3）通過復合的方法來彌補單一微生物絮凝劑在不同環境條件下的使用限制，提高微生物絮凝劑的絮凝效果和穩定性;或者利用特定的載體，抵抗外界不良環境的沖擊，使其在指定的時期和作用場所發揮效果。

參考文獻：

[1]許瓊，毛晨鵬，周芯.水處理中絮凝劑的研究與應用進展[J]. 黑龍江科學，2017，8（24）：172-173.

[2]李立欣，劉婉萌，馬放.復合型微生物絮凝劑研究進展[J]化工學報，2018，69（10）：4139-4147.

[3]于榮麗，孫麗娜，孫鐵珩.微生物絮凝劑絮凝機理的研究概況及例證[J]. 安全與環境學報，2012，12 （1） ： 24-26.

[4]Wei W，Wang Q，Li A，et al.Biosorption of Pb （II） from aqueous solution by extracellular polymeric substances extracted fromKlebsiellasp.J1：Adsorption behavior and mechanism assessment：[J].Scientific Reports，2016.

[5]覃敏杰.鉛鋅-Chryseobacterium sp.絮凝劑的制備及其特性研究[D]桂林理工大學，2018.

[6]徐宏亮.微生物絮凝劑的結構特征與作用機理研究[D].重慶大學，2007.

[7]蘇舟.微生物絮凝劑吸附水中磺胺類抗生素的效能及機制[D].哈爾濱工業大學，2016.

[8]皮姍姍.微生物絮凝劑及磁性微生物絮凝劑去除四環素的效能研究[D].哈爾濱工業大學，2016.

[9]Yang J，Wei W，Pi S，et al.Competitive adsorption of heavy metals by extracellularpolymeric substances extracted from Klebsiella sp.J1[J].Bioresource Technology，2015，196：533-539.

[10]郭育濤，齊亮子，聶紅云，聶麥茜，肖芬.陽離子化克雷伯氏菌絮凝劑CMBF-NIII2在生活污水中的應用[J].環境化學，2019，38（3）：607-614.

作者簡介：

馬綦鎮（1996.06.22-），男，漢族，遼寧省大連市，碩士，生物絮凝劑。