环境工程中固定化酶技术的运用范文

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摘要：固定化酶是一种新型的酶应用技术，其具有稳定性高、可控性强、操作便捷以及可重复使用的特点。近年来，固定化酶在工业、化学行业、医药行业中得到了广泛的应用。本文简要分析了固定化酶技术的优势，并对固定化酶技术在环境工程中的应用情况进行了总结。

关键词：环境工程；固定化酶；应用

固定化酶指的是在特定范围内进行催化的酶。固定化酶具有较强的可塑性，可以根据使用途径的不同而转变成不同的形态。像工业用粒装酶柱、化学用酶膜等都是常见的固定化酶形态。

一、固定化酶技术的发展历程

早在上个世纪60年代，固定化酶技术开始得到研究。固定化酶技术诞生的初期主要在化学领域进行使用，并于近几年在环境工程中应用。在制作固定化酶的时候，首先需要从菌体当中选择提取高活性的酶，随后采用特定的方式将酶在载体上面固定，常用的方式为包埋法。随后对酶进行深度加工，从而最终得到不会在水中溶解的固定化酶。固定化酶主要分为胞外酶和胞内酶两种形态，二者的区别在于含有的氧化物多少。从使用需求来看，环境工程一般使用具有氧化物含量较多的胞外酶。

二、固定化酶技术的优点

1.成本低。固定化酶技术本身就具备成本低的特点，且由于固定化酶可以重复使用，因而固定化酶的利用率较高，从而实现对于使用成本的进一步控制。2.稳定性高。大多数酶在固定化后的稳定性表现较为突出，且固定化酶的催化过程比较容易控制。3.机械强度高。固定化酶的机械强度高于普通酶的机械强度，可以满足催化反应的自动化操作。4.包容性强。固定化酶可以与多种物质联合使用，并在不破坏自身作用的基础上实现反应速率的提高。

三、固定化酶技术在环境工程中的应用

（一）环境监测

在我国经济水平逐渐提高的背景之下，水体污染事件频发，如何采取行之有效的方式实现对于水质环境的监测就成为了相关部门必须去面对的问题。在固定化酶技术基础上制作而成的酶反应器是水质监测中常用的设备，酶反应器可以与其他监测仪器共同实现对于环境污染的监测工作。酶反应器具有使用便捷、准确性高、灵敏性高的特点，且由于自身体积较小的原因，酶反应器具有很强的实用能力。例如：监测农药残留的传感器中就添加了乙烯胆碱酯酶的成分，通过使用这种传感器，可以及时对蔬菜中的农药残留进行检测。

（二）污水处理

现阶段，我国常用的有机废水处理方式分为两种：一是物理化学处理法。物理法学处理法对于技术条件的要求较高，且使用成本高，并且在处理废水的过程中可能还会造成水质的重复污染。二是生物处理法。生物处理法无论是在技术条件要求还是在使用成本方面均要低于物理化学处理法，且不会对水质环境造成污染，生物处理法也是最为常用的有机废水处理法之一。使用生物处理法处理废水时所需使用的固定化酶主要包括固定化漆酶和固定化酷氨酸酶，这两种酶的主要作用在于可以将有机废水当中酚类物质进行氧化或者催化，并对一些含毒量较高的酚类物质进行降解处理。例如：很多农业废水中会含有一定量的农药残留，使用固定化酶技术处理农业废水能够起到较为有效的处理效果。此外，在酸性环境的条件下，固定化漆酶还可以实现对于氯苯嘧啶醇的有效降解。随着固定化酶技术在污水处理中的广泛使用，越来越多的新型污水处理方式得到了应用。通过使用联合固定化技术将几种不同的固定化酶联合在一起，可以将不同固定化酶的优势发挥，从而提高处理污水的使用范围。例如：将脱色固定化酶和苯胺降解菌联合在一起，可以实现对于染料污水的有效处理，而染料污水的脱色率基本可以达到80%左右，染料污水中的苯胺物质降解率基本可以达到90%左右，这一处理效果要远远高于其他的污水处理方式。而在处理造纸厂废水时，可以将洁净型枯草杆菌淀粉固定化酶吸附在苯酚甲醛树脂上，并将联合物质投放在造纸厂废水当中停留2d，可以清除造纸厂废水中78%以上的悬浮胶态状淀粉。

（三）大气治理

在煤炭等能源资源得到大量使用的背景下，大气当中的二氧化碳数量呈现出了逐渐增加的现象，而大气污染现象已经成为了一种全球性质的污染现象。而使用固定化酶技术生产的海藻酸则可以有效将大气当中的二氧化碳转变成甲醇物质。海藻酸的主要成分为醇脱氢酶、甲醛脱氢酶和甲酸脱氢酶。除了海藻酸之外，碳酸酐固定化酶也经常在大气治理方面得到使用，碳酸酐固定化酶可以将大气中的二氧化碳水化。

（四）清洁生产

为了实现对于自然环境的保护，清洁生产技术得到了广泛的使用。作为清洁生产中的核心技术之一，固定化酶技术凭借自身对于环境的高适应性和低污染性成为了清洁生产中不可或缺的一部分。例如：造纸厂需要对纸浆进行漂白处理，而在漂白处理时使用固定化漆酶以及固定化上木聚糖酶可以有效处理漂白过程中产生的氯代有机物质，从而实现漂白环节的清洁生产。

（五）污泥处理

我国在处理污泥时，往往只会采取填埋处理。这种处理方式虽然具有很强的实用价值，但却会带来一定的污染风险。通过固定化酶技术处理污泥，则可以清除掉污泥当中的污染物质，降低填埋污泥所造成的污染风险。例如：在污泥当中添加嗜热菌，嗜热菌所分泌出的胞外酶可以将污泥当中的悬浮固体降解，从而实现污泥处理零排放。

四、结语

综合来看，固定化酶技术在环境工程中应用已经成为了大势所趋，像环境监测、污水处理、大气治理、清洁生产和污泥处理中均可见到固定化酶技术的身影。广泛使用并不意味着固定化酶技术的成熟，酶分离纯化技术和固定化技术的技术要求依然较高，如何对现存的问题进行改良就成为了下一阶段固定化酶技术的主要发展方向。不可否认的是，固定化酶技术在环境工程中的应用效果较为出色，随着越来越多的新型固定化酶得到应用，固定化酶技术的应用范围会逐渐得到提高。我国的科技人员应当强化对于固定化酶技术的研究，从多个角度实现固定化酶技术的进步与发展。

参考文献：

[1]郭春明.浅析环境工程中固定化酶技术的应用[J].科技传播,2011.

[2]赵冬银.浅析固定化酶技术在环境工程中的运用[J].工程技术:引文版,2016.

作者：蒋国树 单位：四川中衡检测技术有限公司