表面活性剂在环境保护中的应用

摘要：表面活性剂是当今生物技术中常用的和重要的化合物。它可以减少液体、固体和气体界面间的表面或界面张力，使其在水或其他液体中容易混合或扩散，因而广泛用于现代工业的几乎每一个领域。本文探讨了表面活性剂在环境保护中的应用。

关键词：表面活性剂；环境保护；应用

中图分类号：B82-058 文献标识码：A

表面活性剂在环境保护中的应用大致可分为以下几方面： 一是作为主要药剂用于某一处理过程，如混凝、浮选、乳化分散、除尘等；一是作为辅助药剂以改进某一处理过程的效果，或增进分析方法的灵敏度；一是用以替代某些对环境污染较严重的化学品以减少污染；此外，还有一些用于工业冷却水处理作为缓蚀剂、阻垢剂，杀菌(灭藻)剂的表面活性剂。

一、表面活性剂的特点及其优越性

1、表面活性剂的结构特点

（1）双亲性表面活性剂的分子结构具有不对称的极性的特点， 分子中同时含有亲水性的极性基团和亲油性的非极性基团—亲水基和亲油基， 因此， 表面活性剂具有既亲水又亲油的双亲性。

（2）溶解性表面活性剂至少应溶人液相中的某一相。

（3）表面吸附表面活性剂的溶解， 使溶液表面自由能降低， 产生表面吸附， 在达到平衡时，表面活性剂在界面上的浓度大于溶液整体中的浓度。

（4）界面定向吸附在界面上的表面活性剂分子， 定向排列成分子膜， 覆盖于界面上。

（5）形成胶束当表面活性剂在溶剂中的浓度达到一定值时， 其分子会产生聚集生成胶束，这一浓度的极限值称为临界胶束浓度(简称CMC)。

（6）多功能性表面活性剂在其溶液中显示多种复合功能。如清洗、发泡、润湿、乳化、增溶、分散等。

2、生物表面活性剂

生物表面活性剂和传统化学合成表面活性剂相比， 生物表面活性剂具有以下优点：

（1）较低的表面张力和界面张力。

（2） 耐温性， 有些生物表面活性剂在% ℃ 的高温下仍能保持其表面活性。

（3） 耐盐性， 盐溶液中不易盐析。

（4）可生物降解性， 生物表面活性剂在水体和土壤中容易降解。

（5）环境友好性， 不对环境产生污染和破坏。

（6）可原位合成， 因而可以大大降低使用成本。

（7）生产工艺简单， 常温常压下即可发生反应。

（8） 生产原料来源广阔、价廉，可以利用工业废料和农副产品为原料， 生产过程对环境不产生危害。

3、 绿色表面活性剂

绿色表面活性剂是由天然的或可再生资源加工而成的， 即具有天然性、温和性、刺激性小等优良特点。同传统表面活性剂一样， 绿色表面活性剂具有亲水基和憎水基。与传统表面活性剂相比， 绿色表面活性剂具有高效强力去污性、优良的配伍性及良好的环境相容性， 并表现出良好的乳化性、洗涤性、增溶性、润湿性、溶解性和稳定性等。除此以外， 每一种绿色表面活性剂都具有其特有的性能， 如a 一磺基脂肪酸酷盐(ME C) 在低浓度下就具有表面活性、耐硬水， 单烷基麟酸醋具有优良的起泡乳化胜、抗静电性能以及特有的皮肤亲和性。

二、表面活性剂在环境保护中的具体应用

1、表面活性剂在污染物治理方面的应用

近年来， 污染界面过程的动力学已成为环境科学研究的一个热点问题和前沿领域。污染物排出后， 通过各种途径进入水体、大气和土壤， 其中涉及许多界面问题， 如土壤和植物界面、水体和沉积物界面、大气和土壤界面等。表面活性剂由于具有特殊的界面性质， 在环境污染治理中的应用越来越广泛。表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表(界) 面张力的物质。其分子结构均由两部分构成， 分子的一端为极亲油的疏水基， 另一端为极性的亲水基， 两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接， 形成了一种不对称的、极性的结构， 赋予了该类特殊分子既亲水又亲油， 又不是整体水或亲油的特性， 这种特有结构通常被称为“双亲结构” 。表面活性剂在环境污染治理中主要发挥了5 种作用： 乳化作用、润湿作用、增溶作用、分散作用和泡沫作用。

2、 微生物表面活性剂在石油工业中的应用

（1） 利用微生物和微生物表面活性剂回收岩层中的石油

利用微生物表面活性剂可回收含油岩层中经一次和二次回收后残留的石油。在利用微生物和或其代谢物进行的第三次重要的回收中，微生物产生的多聚物和表面活性剂不仅可通过降低油一岩的界面张力，有助于石油的回收，还可通过降低毛细力，防止石油从岩孔中逸出。微生物表面活性剂可促进石油的乳化，消除岩石上的油膜。岩层中石油的粘滞度也因此而减低。为促进岩层中某些可产生生物表面活性剂的微生物的生长和产生表面活性物质，可将某些营养物例如糖蜜和无机营养物注入岩层或油井。也可引入可产生生物表面活性剂的微生物。但这些微生物必须可耐受岩层或油井中的绝端的环境条件，例如高温、高压、高盐和低氧以及原位土著微生物的竞争。已发现可适应这些条件的微生物有枯草芽孢杆菌和地衣状芽孢杆菌等。目前世界各国已在实验室和油田中进行了利用微生物回收石油的研究。

（2） 利用微生物表面活性剂降低石油粘滞度和净化贮油罐

由于微生物表面活性剂可降低重油的粘滞度，故可应用于石油的回收和运输。例如利用从革兰氏阴性杆菌H13A产生的糖脂表面活性剂，可使重油的粘滞度下降50％。早在1974年，Zajic等就曾分离出一个假单胞菌，其产物可乳化重燃料油。微生物表面活性剂可使委内瑞拉的重油的粘滞度从200000cP下降至100cP。利用这种微生物表面活性剂，通过输油管泵吸和运输重油的路程可达26 000英里。的油田中试表明，利用细菌Pet 1006可净化贮油罐，并从乳化淤泥中回收烃类。曾利用2t含有生物表面活性物质的细菌细胞培养净化了850m3的油泥，将其中的91％(774m3)回收为可重新出售的原油。与常规的净化方法比较，用此法净化石油淤泥不仅代价低廉，而且避免了石油淤泥对环境的污染。

3、 微生物表面活性剂在采矿工业中的应用

微生物表面活性剂可促进无机矿质的分散。Rosenberg等证明，乙酸钙不动杆菌产生的阴离子多糖(生物分散剂)可防止石灰石水混物发生絮凝，使其产生10％的分散，也可促使石灰石裂解为小颗粒。日本Kao化学公司曾将假单胞菌、棒杆菌、诺卡氏菌、节杆菌、芽孢杆菌和产碱菌产生的生物表面活性剂用于煤泥的稳定，以便于运输。曾利用假丝酵母产生的生物表面活性剂的粗制品使褐煤发生局部增溶溶解。

4、微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。微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。目前已将卵磷脂及其衍生物作为乳化剂用于食品工业。还发现微生物表面活性剂可防止嗜热链球菌在巴氏灭菌消毒器中的热交换板上的生长和污腐。

5、表面活性剂在纺织工业中的应用

绿色纺织品是纺织业在21 世纪中的发展重点， 市场潜力巨大， 不仅体现了产品内在品质，也反映了企业按照国际标准生产的技术实力， 更展示了企业的环保意识和文明素质。所以， 开发绿色纺织品具有十分重要的社会和经济效益。由于纺织助剂对绿色纺织品品质和附加值的作用和影响举足轻重， 按生态标准的要求， 其中有些助剂问题较多， 引人注目， 必须予以坚决取缔， 引人安全无毒和易生物降解的环保助剂。“ 环保助剂” 符合环保生态要求， 具有在染整工艺上的应用功能和性能， 经过染整加工后在织物上残留有害物在规定限量范围， 对空气和水的污染减少到最低限度。

三、结束语

综上所述， 表面活性剂在环境保护中应用范围十分广泛， 它对环境保护事业作出了重大的贡献， 目前，这一领域有不少工作，如表面活性剂的合成， 机理探索等亟待研究和开拓。

参考文献：

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