12 污染預(yù)防生物技術(shù)

1、Founded in 1895 1 第第12講講 污染預(yù)防生物技術(shù)污染預(yù)防生物技術(shù) Founded in 1895 2 機動車燃油含硫量的限定值機動車燃油含硫量的限定值 Founded in 1895 3 1 化石燃料的生物脫硫化石燃料的生物脫硫 硫的形態(tài)及脫硫方法硫的形態(tài)及脫硫方法 化石燃料中含有大量的硫化物（無機硫和有機硫），在燃化石燃料中含有大量的硫化物（無機硫和有機硫），在燃 燒過程中，硫化物會生成燒過程中，硫化物會生成SO2，造成嚴重的空氣污染，造成嚴重的空氣污染 傳統(tǒng)的加氫脫硫難以滿足日益嚴格的環(huán)境標準，建造和運傳統(tǒng)的加氫脫硫難以滿足日益嚴格的環(huán)境標準，建造和運 行高程度脫硫的設(shè)備

2、及其昂貴行高程度脫硫的設(shè)備及其昂貴 煤炭中含硫煤炭中含硫0.25%-7%，其中不燃硫主要是硫酸鹽，可燃，其中不燃硫主要是硫酸鹽，可燃 硫可分為無機和有機硫硫可分為無機和有機硫 黃鐵礦（黃鐵礦（FeS2）是煤炭中無機硫存在的主要形式，有機硫）是煤炭中無機硫存在的主要形式，有機硫 以二苯并噻吩和硫醇的形式存在，硫酸鹽含量少易洗脫以二苯并噻吩和硫醇的形式存在，硫酸鹽含量少易洗脫 煤脫硫可分為燃燒前脫硫、爐內(nèi)脫硫和煙氣脫硫，煙氣脫煤脫硫可分為燃燒前脫硫、爐內(nèi)脫硫和煙氣脫硫，煙氣脫 硫效率高，但設(shè)備和運行費用高，且存在二次污染硫效率高，但設(shè)備和運行費用高，且存在二次污染 Founded in 1895

3、4 化石燃料中有機硫的存在形態(tài)化石燃料中有機硫的存在形態(tài) Founded in 1895 5 微生物脫硫微生物脫硫 微生物脫硫投資少、成本低、能耗少、專一性高微生物脫硫投資少、成本低、能耗少、專一性高 由生物濕法冶金技術(shù)發(fā)展而來，目前對黃鐵礦脫硫由生物濕法冶金技術(shù)發(fā)展而來，目前對黃鐵礦脫硫 率可達率可達90%，有機硫脫除率可達，有機硫脫除率可達40% 第一株應(yīng)用研究的脫硫菌株：氧化亞鐵硫桿菌脫除第一株應(yīng)用研究的脫硫菌株：氧化亞鐵硫桿菌脫除 黃鐵礦中的硫黃鐵礦中的硫 有機硫脫除菌株：基于二苯并噻吩的的脫硫菌有機硫脫除菌株：基于二苯并噻吩的的脫硫菌 Founded in 1895 6 脫硫微生物及

4、脫硫原理脫硫微生物及脫硫原理 煤炭脫硫微生物煤炭脫硫微生物 Founded in 1895 7 幾種主要脫硫微生物的生長特性幾種主要脫硫微生物的生長特性 用于脫除無機硫的細菌屬于化能自養(yǎng)型微生物，而用于脫除無機硫的細菌屬于化能自養(yǎng)型微生物，而 異養(yǎng)型微生物只能脫除有機硫，兼性自養(yǎng)型微生物異養(yǎng)型微生物只能脫除有機硫，兼性自養(yǎng)型微生物 可有效脫除無極硫和有機硫可有效脫除無極硫和有機硫 Founded in 1895 8 微生物脫硫機理微生物脫硫機理 無機硫的脫除機理無機硫的脫除機理 微生物的生化反應(yīng)微生物的生化反應(yīng) 有助于硫化物在水有助于硫化物在水 中的溶解，稱為細中的溶解，稱為細 菌浸出脫硫菌浸

5、出脫硫 改變礦物表面性質(zhì)改變礦物表面性質(zhì) 使黃鐵礦溶于水中，使黃鐵礦溶于水中， 稱為微生物助浮脫稱為微生物助浮脫 硫硫 煤的雙態(tài)孔結(jié)構(gòu)及黃鐵礦的氧化煤的雙態(tài)孔結(jié)構(gòu)及黃鐵礦的氧化 Founded in 1895 9 直接氧化發(fā)生在煤顆粒的外表面及其內(nèi)部的大孔里，內(nèi)部的直接氧化發(fā)生在煤顆粒的外表面及其內(nèi)部的大孔里，內(nèi)部的 黃鐵礦通過黃鐵礦通過Fe3+擴散進入微孔借助化學(xué)氧化來溶解擴散進入微孔借助化學(xué)氧化來溶解 黃鐵礦表面微生物將硫氧化成硫酸，二價鐵生成三價鐵，是黃鐵礦表面微生物將硫氧化成硫酸，二價鐵生成三價鐵，是 直接作用；三價鐵氧化黃鐵礦，生成二價鐵和單質(zhì)硫，二價直接作用；三價鐵氧化黃鐵礦，生成

6、二價鐵和單質(zhì)硫，二價 鐵再被細菌氧化，單質(zhì)硫被氧化成硫酸，這是間接作用鐵再被細菌氧化，單質(zhì)硫被氧化成硫酸，這是間接作用 微生物浸出脫硫機制微生物浸出脫硫機制 Founded in 1895 10 微生物助浮脫硫過程微生物助浮脫硫過程 Founded in 1895 11 微生物助浮脫硫原理微生物助浮脫硫原理 微生物能選擇性的粘附在礦石和黃鐵礦表面，故能微生物能選擇性的粘附在礦石和黃鐵礦表面，故能 利用微生物通過浮選從煤中脫硫利用微生物通過浮選從煤中脫硫 將氧化鐵硫桿菌應(yīng)用于煤的浮選體系中，如在浮選將氧化鐵硫桿菌應(yīng)用于煤的浮選體系中，如在浮選 柱中加入該細菌后，因為微生物的親水性和微生物柱中加入

7、該細菌后，因為微生物的親水性和微生物 的迅速粘附，黃鐵礦表面由疏水性變?yōu)橛H水性。因的迅速粘附，黃鐵礦表面由疏水性變?yōu)橛H水性。因 此在煤的浮選過程中，黃鐵礦不能附著在空氣泡上，此在煤的浮選過程中，黃鐵礦不能附著在空氣泡上， 即失去浮選性能即失去浮選性能 Founded in 1895 12 有機硫的脫除機理有機硫的脫除機理 有機硫主要以噻吩基（有機硫主要以噻吩基（C4H4S-）、巰基（）、巰基（-SH-）、）、 硫醚（硫醚（-S-）、和多硫鏈（）、和多硫鏈（-Sx-）等形式存在，物理方）等形式存在，物理方 法很難脫除法很難脫除 有機硫的脫除是由于微生物酶的作用，切斷了碳硫有機硫的脫除是由于微生物

8、酶的作用，切斷了碳硫 鍵鍵 以以DBT為模型化合物的脫硫機理有兩種為模型化合物的脫硫機理有兩種 以硫代謝為目的的以硫代謝為目的的4S途徑：不降解碳骨架，熱值損失小途徑：不降解碳骨架，熱值損失小 以碳代謝為目的的以碳代謝為目的的Kodamakht途徑：硫殘留，熱值損失大途徑：硫殘留，熱值損失大 Founded in 1895 13 微生物降解微生物降解DBT的途徑的途徑 Founded in 1895 14 微生物對微生物對DBT的代謝產(chǎn)物的代謝產(chǎn)物 Founded in 1895 15 微生物脫硫活性比較微生物脫硫活性比較 Founded in 1895 16 工業(yè)化的脫硫工藝要求工業(yè)化的脫硫

9、工藝要求 微生物脫硫比活性達到微生物脫硫比活性達到 1.2 mmol DBT/g干重菌干重菌 體體hL到到3 mmol DBT/g 干重菌體干重菌體hL 自然界中的微生物的脫自然界中的微生物的脫 硫活性較低，可利用基硫活性較低，可利用基 因工程技術(shù)進行改造，因工程技術(shù)進行改造， 提高其脫硫活性提高其脫硫活性 微生物脫硫速率的增加情況微生物脫硫速率的增加情況 Founded in 1895 17 微生物脫硫工藝及其特性微生物脫硫工藝及其特性 微生物脫除黃鐵礦的實驗已達中試規(guī)模，脫除有機微生物脫除黃鐵礦的實驗已達中試規(guī)模，脫除有機 硫的實驗尚處實驗室階段硫的實驗尚處實驗室階段 微生物浸出脫硫：將黃

10、鐵礦分解為鐵離子和硫酸，微生物浸出脫硫：將黃鐵礦分解為鐵離子和硫酸， 硫酸溶于水中被排出，裝置簡單，經(jīng)濟，操作容易，硫酸溶于水中被排出，裝置簡單，經(jīng)濟，操作容易， 但處理時間長但處理時間長 工業(yè)規(guī)模上可以應(yīng)用帕丘卡桶（工業(yè)規(guī)模上可以應(yīng)用帕丘卡桶（Pachuca tank）反應(yīng)）反應(yīng) 器進行煤漿脫硫處理器進行煤漿脫硫處理 還可采用空氣攪拌式，管道式，水平轉(zhuǎn)鼓式等反應(yīng)還可采用空氣攪拌式，管道式，水平轉(zhuǎn)鼓式等反應(yīng) 器器 Founded in 1895 18 微生物浸出脫硫的工藝流程圖微生物浸出脫硫的工藝流程圖 Founded in 1895 19 煤漿脫硫的工藝流程圖煤漿脫硫的工藝流程圖 Found

11、ed in 1895 20 微生物助浮脫硫：在浮選設(shè)備中進行，利用微生物微生物助浮脫硫：在浮選設(shè)備中進行，利用微生物 的作用，將煤和黃鐵礦分開，脫硫時間較短，適合的作用，將煤和黃鐵礦分開，脫硫時間較短，適合 于工業(yè)實際于工業(yè)實際 最好采用浮選柱工藝最好采用浮選柱工藝 影響微生物浮選法煤炭脫硫效果的主要因素有：煤影響微生物浮選法煤炭脫硫效果的主要因素有：煤 的粒度、孔隙率和煤漿濃度、溶液中微生物的濃度、的粒度、孔隙率和煤漿濃度、溶液中微生物的濃度、 微生物與黃鐵礦表面接觸（作用）時間、介質(zhì)的微生物與黃鐵礦表面接觸（作用）時間、介質(zhì)的pH 值及溫度等值及溫度等 Founded in 1895 21

12、 微生物浮選脫硫工藝路線微生物浮選脫硫工藝路線 Founded in 1895 22 微生物脫有機硫的研究微生物脫有機硫的研究 對土著微生物進行馴化，以誘導(dǎo)出其脫有機硫的特對土著微生物進行馴化，以誘導(dǎo)出其脫有機硫的特 性性 采用基因工程技術(shù)對微生物進行基因遺傳變異，開采用基因工程技術(shù)對微生物進行基因遺傳變異，開 發(fā)出新的脫硫菌株發(fā)出新的脫硫菌株 采用酶脫除煤中的有機硫也在研究中采用酶脫除煤中的有機硫也在研究中 Founded in 1895 23 脫硫動力學(xué)脫硫動力學(xué) 反應(yīng)器包括攪拌罐反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器、帕丘卡反應(yīng)器包括攪拌罐反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器、帕丘卡 桶反應(yīng)器以及管式回路反應(yīng)器等桶反應(yīng)器

13、以及管式回路反應(yīng)器等 搖瓶實驗適用于較小規(guī)模的實驗室研究搖瓶實驗適用于較小規(guī)模的實驗室研究 黃鐵礦的去除率用溶解的鐵或硫酸鹽描述黃鐵礦的去除率用溶解的鐵或硫酸鹽描述 DBT的脫除可以用其濃度或其產(chǎn)物的脫除可以用其濃度或其產(chǎn)物2,2-二羥基聯(lián)苯濃二羥基聯(lián)苯濃 度表示度表示 Founded in 1895 24 煤生物脫硫?qū)嶒灥墓に囂匦悦荷锩摿驅(qū)嶒灥墓に囂匦?Founded in 1895 25 利用嗜熱微生物脫硫?qū)嶒灥墓に囂匦岳檬葻嵛⑸锩摿驅(qū)嶒灥墓に囂匦?Founded in 1895 26 微生物脫硫的經(jīng)濟型分析微生物脫硫的經(jīng)濟型分析 基于實驗室研究及中試研究的結(jié)果基于實驗室研究及中試研

14、究的結(jié)果 Founded in 1895 27 微生物脫硫的現(xiàn)狀及發(fā)展微生物脫硫的現(xiàn)狀及發(fā)展 美國的微生物脫硫技術(shù)研究最為先進美國的微生物脫硫技術(shù)研究最為先進 微生物煤炭脫硫技術(shù)研究正從以微生物為對象的基礎(chǔ)研究逐微生物煤炭脫硫技術(shù)研究正從以微生物為對象的基礎(chǔ)研究逐 漸發(fā)展到以工藝流程設(shè)計和總體設(shè)計為目的的應(yīng)用研究漸發(fā)展到以工藝流程設(shè)計和總體設(shè)計為目的的應(yīng)用研究 許多技術(shù)正向工業(yè)化方向發(fā)展許多技術(shù)正向工業(yè)化方向發(fā)展 有機硫的去除基礎(chǔ)研究較多，無機硫的去除應(yīng)用研究較多有機硫的去除基礎(chǔ)研究較多，無機硫的去除應(yīng)用研究較多 浸出法脫硫時間較長，適用于對儲煤期較長的煤炭進行脫硫，浸出法脫硫時間較長，適用于

15、對儲煤期較長的煤炭進行脫硫， 但不宜于大量煤炭處理但不宜于大量煤炭處理 浮選法脫硫時間短，適于大量煤炭處理，可用于煤炭漿制造浮選法脫硫時間短，適于大量煤炭處理，可用于煤炭漿制造 工藝工藝 Founded in 1895 28 生物技術(shù)用于煤炭加工存在的困難生物技術(shù)用于煤炭加工存在的困難 加工前的破碎煤的費用高加工前的破碎煤的費用高 微生物繁殖慢，反應(yīng)時間長，細菌浸出可達幾個月，難以保微生物繁殖慢，反應(yīng)時間長，細菌浸出可達幾個月，難以保 證穩(wěn)定性證穩(wěn)定性 微生物和生物催化劑對溫度十分敏感，在大規(guī)模生產(chǎn)中傳熱微生物和生物催化劑對溫度十分敏感，在大規(guī)模生產(chǎn)中傳熱 問題難以解決問題難以解決 脫硫后的硫

16、氧化產(chǎn)物需進一步處理，且費用高脫硫后的硫氧化產(chǎn)物需進一步處理，且費用高 煤是一種非均質(zhì)的物質(zhì)，對于煤中有機硫的檢測還缺乏確定煤是一種非均質(zhì)的物質(zhì)，對于煤中有機硫的檢測還缺乏確定 的方法的方法 煤炭中某些雜質(zhì)對微生物有毒性，會抑制微生物的生長和作煤炭中某些雜質(zhì)對微生物有毒性，會抑制微生物的生長和作 用用 Founded in 1895 29 解決方案解決方案 選育馴化高效脫硫菌選育馴化高效脫硫菌 利用遺傳工程學(xué)的原理構(gòu)建對脫硫有特殊效果的工利用遺傳工程學(xué)的原理構(gòu)建對脫硫有特殊效果的工 程菌程菌 對脫硫液進行綜合處理回收，實現(xiàn)無廢排放，防止對脫硫液進行綜合處理回收，實現(xiàn)無廢排放，防止 二次污染二次

17、污染 焦點是菌種的開發(fā)，應(yīng)能承受更多的重金屬、更高焦點是菌種的開發(fā)，應(yīng)能承受更多的重金屬、更高 的鹽濃度、更寬的的鹽濃度、更寬的pH值和溫度范圍、更能適應(yīng)低溶值和溫度范圍、更能適應(yīng)低溶 解度反應(yīng)物的反應(yīng)解度反應(yīng)物的反應(yīng) 簡化制備方法、降低成本簡化制備方法、降低成本 Founded in 1895 30 2 化石燃料的生物脫氮化石燃料的生物脫氮 化石燃料中的含氮化合物在燃燒過程中形成的氮氧化石燃料中的含氮化合物在燃燒過程中形成的氮氧 化物可導(dǎo)致空氣污染，形成酸雨，并且在原油提煉化物可導(dǎo)致空氣污染，形成酸雨，并且在原油提煉 過程中導(dǎo)致催化劑中毒而影響產(chǎn)量過程中導(dǎo)致催化劑中毒而影響產(chǎn)量 含氮化合物分

18、為兩類含氮化合物分為兩類 非堿性分子，包括吡咯、吲哚，大多與咔唑的烷基衍生物非堿性分子，包括吡咯、吲哚，大多與咔唑的烷基衍生物 混合混合 堿性分子，大部分是吡啶和喹啉的衍生物堿性分子，大部分是吡啶和喹啉的衍生物 Founded in 1895 31 化石燃料中常見的含氮雜環(huán)化石燃料中常見的含氮雜環(huán) 芳香化合物芳香化合物 下劃線者為非堿性物質(zhì)下劃線者為非堿性物質(zhì) Founded in 1895 32 含氮污染物的生物轉(zhuǎn)化含氮污染物的生物轉(zhuǎn)化 高溫、高壓下的氫化處理工藝可以從石油中去除含高溫、高壓下的氫化處理工藝可以從石油中去除含 氮芳香化合物，當(dāng)此過程昂貴且危險，會改變原油氮芳香化合物，當(dāng)此過程

19、昂貴且危險，會改變原油 中許多其他成分中許多其他成分 利用微生物去除原油中的含氮芳香化合物可以在常利用微生物去除原油中的含氮芳香化合物可以在常 溫常壓下進行溫常壓下進行 目前研究主要集中在非堿性化合物的生物去除，因目前研究主要集中在非堿性化合物的生物去除，因 為它們是氮的主要成分，且堿性氮化合物可以容易為它們是氮的主要成分，且堿性氮化合物可以容易 的用萃取除去的用萃取除去 咔唑可以完全代謝為二氧化碳并部分轉(zhuǎn)化為微生物咔唑可以完全代謝為二氧化碳并部分轉(zhuǎn)化為微生物 菌體，或轉(zhuǎn)換為鄰氨基苯甲酸或其他中間產(chǎn)物菌體，或轉(zhuǎn)換為鄰氨基苯甲酸或其他中間產(chǎn)物 Founded in 1895 33 微生物降解咔唑

20、的可能途徑微生物降解咔唑的可能途徑 Founded in 1895 34 喹啉生物轉(zhuǎn)化的可能途徑喹啉生物轉(zhuǎn)化的可能途徑 Founded in 1895 35 生物技術(shù)用于化石燃料脫氮生物技術(shù)用于化石燃料脫氮 石油中含氮化合物的微生物代謝有兩種潛在的應(yīng)用石油中含氮化合物的微生物代謝有兩種潛在的應(yīng)用 除氮以消除燃料燃燒后氮氧化物的排放除氮以消除燃料燃燒后氮氧化物的排放 消除煉油過程中催化劑的中毒消除煉油過程中催化劑的中毒 咔唑的完全生物降解導(dǎo)致燃燒值的損失，如將其轉(zhuǎn)咔唑的完全生物降解導(dǎo)致燃燒值的損失，如將其轉(zhuǎn) 化為鄰氨基苯甲酸加以回收是合理的途徑化為鄰氨基苯甲酸加以回收是合理的途徑 既能除硫又能降

21、解氮的雙效微生物處理技術(shù)，將使既能除硫又能降解氮的雙效微生物處理技術(shù)，將使 微生物煉油處理過程在更大的領(lǐng)域得到應(yīng)用微生物煉油處理過程在更大的領(lǐng)域得到應(yīng)用 Founded in 1895 36 3 生物制漿與生物漂白生物制漿與生物漂白 我國多采用草類制漿，產(chǎn)量低，且會產(chǎn)生大量污染我國多采用草類制漿，產(chǎn)量低，且會產(chǎn)生大量污染 造紙工業(yè)中的制漿和漂白工序是污染物產(chǎn)生的主要造紙工業(yè)中的制漿和漂白工序是污染物產(chǎn)生的主要 工序工序 利用木質(zhì)素降解酶處理纖維原料，降低機械法制漿的能耗，利用木質(zhì)素降解酶處理纖維原料，降低機械法制漿的能耗， 代替或部分代替污染嚴重的化學(xué)法制漿代替或部分代替污染嚴重的化學(xué)法制漿

22、利用木聚糖酶制劑作為紙漿漂白助劑，既可減少漂白廢液利用木聚糖酶制劑作為紙漿漂白助劑，既可減少漂白廢液 污染，又可減少漂白劑用量，降低生產(chǎn)成本，效益顯著，污染，又可減少漂白劑用量，降低生產(chǎn)成本，效益顯著， 且易于工業(yè)化且易于工業(yè)化 利用微生物酶類進行生物制漿與生物漂白可有效減利用微生物酶類進行生物制漿與生物漂白可有效減 少造紙工業(yè)中廢水的產(chǎn)生少造紙工業(yè)中廢水的產(chǎn)生 Founded in 1895 37 生物制漿生物制漿 加拿大已有約加拿大已有約10%的硫酸鹽法紙漿廠采用了酶法助的硫酸鹽法紙漿廠采用了酶法助 漂新工藝漂新工藝 丹麥和美國多家酶制劑廠商，推出了專門用于紙漿丹麥和美國多家酶制劑廠商，推

23、出了專門用于紙漿 處理的木聚糖酶和纖維素酶新產(chǎn)品處理的木聚糖酶和纖維素酶新產(chǎn)品 一株能快速生長并選擇性的從木材中除去木質(zhì)素的一株能快速生長并選擇性的從木材中除去木質(zhì)素的 白腐菌用于熱機法紙漿，能耗降低白腐菌用于熱機法紙漿，能耗降低38%，并可明顯，并可明顯 改善成品紙的強度性能改善成品紙的強度性能 Founded in 1895 38 生物漂白生物漂白 殘留的木質(zhì)素會造成紙漿褐色，化學(xué)漂白會產(chǎn)生大殘留的木質(zhì)素會造成紙漿褐色，化學(xué)漂白會產(chǎn)生大 量氯代有機物，大多具有致癌致畸作用，造成嚴重量氯代有機物，大多具有致癌致畸作用，造成嚴重 環(huán)境污染環(huán)境污染 芬蘭率先將生物預(yù)漂白技術(shù)引入制漿造紙工業(yè)中芬蘭

24、率先將生物預(yù)漂白技術(shù)引入制漿造紙工業(yè)中 木質(zhì)纖維素降解真菌以及酶稱為目前應(yīng)用最為廣泛木質(zhì)纖維素降解真菌以及酶稱為目前應(yīng)用最為廣泛 的生物漂白劑的生物漂白劑 真菌處理周期較長，且不能完全避免其對纖維素的真菌處理周期較長，且不能完全避免其對纖維素的 降解，限制了工業(yè)應(yīng)用；直接利用酶進行助漂較為降解，限制了工業(yè)應(yīng)用；直接利用酶進行助漂較為 可行可行 Founded in 1895 39 生物漂白的幾種酶生物漂白的幾種酶 木聚糖酶木聚糖酶 可以提高紙漿的可漂性，降低氯用量可以提高紙漿的可漂性，降低氯用量 機理假說：木聚糖酶進攻機理假說：木聚糖酶進攻LCC化學(xué)鍵，脫除與木質(zhì)素有化化學(xué)鍵，脫除與木質(zhì)素有化

25、 學(xué)連接的木聚糖；水解部分在蒸煮過程中再沉積在纖維表學(xué)連接的木聚糖；水解部分在蒸煮過程中再沉積在纖維表 面的木聚糖，以提高細胞壁內(nèi)包圍木質(zhì)素的可擴散性面的木聚糖，以提高細胞壁內(nèi)包圍木質(zhì)素的可擴散性 木聚糖酶來源較廣木聚糖酶來源較廣 木聚糖水解產(chǎn)物有木聚二糖、木聚三糖和各種木聚低取代木聚糖水解產(chǎn)物有木聚二糖、木聚三糖和各種木聚低取代 物物 耐熱和耐堿的木聚糖酶對適應(yīng)工廠漂白流程有重要意義耐熱和耐堿的木聚糖酶對適應(yīng)工廠漂白流程有重要意義 有效的木聚糖酶應(yīng)不含或少含纖維素酶有效的木聚糖酶應(yīng)不含或少含纖維素酶 第一代酸性酶，第二代中性酶，第三代堿性酶第一代酸性酶，第二代中性酶，第三代堿性酶 Found

26、ed in 1895 40 木聚糖的結(jié)構(gòu)及木聚糖酶攻擊木聚糖可能的位點木聚糖的結(jié)構(gòu)及木聚糖酶攻擊木聚糖可能的位點 Founded in 1895 41 Founded in 1895 42 各種微生物生產(chǎn)的木聚糖酶的特各種微生物生產(chǎn)的木聚糖酶的特 性性 Founded in 1895 43 各種微生物生產(chǎn)的木聚糖酶的特各種微生物生產(chǎn)的木聚糖酶的特 性性 Founded in 1895 44 各種微生物生產(chǎn)的木聚糖酶的特各種微生物生產(chǎn)的木聚糖酶的特 性性 Founded in 1895 45 產(chǎn)木質(zhì)素分解酶的重要的白腐真產(chǎn)木質(zhì)素分解酶的重要的白腐真 菌菌 Founded in 1895 46 漆

27、酶：含銅的多酚氧化酶，可用于氧化木質(zhì)素中的漆酶：含銅的多酚氧化酶，可用于氧化木質(zhì)素中的 酚型結(jié)構(gòu)單元酚型結(jié)構(gòu)單元 漆酶催化氧化木質(zhì)素的循環(huán)過程示意圖漆酶催化氧化木質(zhì)素的循環(huán)過程示意圖 Founded in 1895 47 當(dāng)有可起氧化還原介體作用的簡單有機化合物存在時，漆當(dāng)有可起氧化還原介體作用的簡單有機化合物存在時，漆 酶可以使硫酸鹽漿脫木質(zhì)素和脫甲氧基酶可以使硫酸鹽漿脫木質(zhì)素和脫甲氧基 漆酶與介體作用于木質(zhì)素的可能機理漆酶與介體作用于木質(zhì)素的可能機理 Founded in 1895 48 漆酶的部分介體漆酶的部分介體 利用漆酶進行生物漂白，可去掉利用漆酶進行生物漂白，可去掉50%-60%的

28、木質(zhì)素，的木質(zhì)素， 減少氯漂白減少氯漂白50%-60% Founded in 1895 49 錳過氧化物酶錳過氧化物酶 是一種包含有血紅素的糖蛋白酶，只能氧化酚型木質(zhì)素是一種包含有血紅素的糖蛋白酶，只能氧化酚型木質(zhì)素 催化過程包括天然酶、化合物催化過程包括天然酶、化合物I及化合物及化合物II的氧化還原狀態(tài)的氧化還原狀態(tài) 錳過氧化物酶的循環(huán)催化錳過氧化物酶的循環(huán)催化 Founded in 1895 50 螯合物的螯合物的Mn(III)是殘余木質(zhì)素的氧化劑，它的氧化還原電是殘余木質(zhì)素的氧化劑，它的氧化還原電 位、穩(wěn)定性及電荷密度都將影響次生壁中殘余木質(zhì)素的氧位、穩(wěn)定性及電荷密度都將影響次生壁中殘余

29、木質(zhì)素的氧 化效率化效率 木質(zhì)纖維次生壁的橫截面模型木質(zhì)纖維次生壁的橫截面模型 紙漿纖維截面與一些酶分子的比較模型紙漿纖維截面與一些酶分子的比較模型 Founded in 1895 51 錳過氧化物酶作用于木質(zhì)素的氧化途徑錳過氧化物酶作用于木質(zhì)素的氧化途徑 Founded in 1895 52 木質(zhì)素過氧化物酶木質(zhì)素過氧化物酶 是迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一可以單獨氧化降解非酚型木質(zhì)素結(jié)是迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一可以單獨氧化降解非酚型木質(zhì)素結(jié) 構(gòu)的過氧化物酶構(gòu)的過氧化物酶 是一系列含有一個是一系列含有一個Fe(III)卟啉環(huán)血紅素輔基的同功酶，其卟啉環(huán)血紅素輔基的同功酶，其 最重要的特點是能氧化含電子的非酚型

30、芳香化合物最重要的特點是能氧化含電子的非酚型芳香化合物 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 選育高產(chǎn)木聚糖酶和纖維素酶菌種，達到產(chǎn)業(yè)化水平選育高產(chǎn)木聚糖酶和纖維素酶菌種，達到產(chǎn)業(yè)化水平 篩選多種生產(chǎn)過氧化物酶的菌種篩選多種生產(chǎn)過氧化物酶的菌種 利用木聚糖酶進行生物漂白預(yù)處理利用木聚糖酶進行生物漂白預(yù)處理 利用基因工程手段構(gòu)建耐高溫的木聚糖酶工程菌利用基因工程手段構(gòu)建耐高溫的木聚糖酶工程菌 利用木聚糖酶與木質(zhì)素酶兩種酶的共同作用有望完全降解利用木聚糖酶與木質(zhì)素酶兩種酶的共同作用有望完全降解 殘留木質(zhì)素殘留木質(zhì)素 漆酶中介物系統(tǒng)是紙漿漂白的下一個商業(yè)化工藝漆酶中介物系統(tǒng)是紙漿漂白的下一個商業(yè)化工藝 Founded

31、in 1895 53 4 礦冶生物技術(shù)：微生物濕法冶金礦冶生物技術(shù)：微生物濕法冶金 某些微生物能有效的把金礦、銅礦和鐵礦中的金屬某些微生物能有效的把金礦、銅礦和鐵礦中的金屬 選擇性的溶解，稱為生物浸取或生物冶金選擇性的溶解，稱為生物浸取或生物冶金 微生物技術(shù)在低品位金屬礦、難浸金礦、礦冶廢料微生物技術(shù)在低品位金屬礦、難浸金礦、礦冶廢料 處理等方面具有巨大潛力處理等方面具有巨大潛力 濕法冶金的工藝條件易于控制，設(shè)備要求簡單，成濕法冶金的工藝條件易于控制，設(shè)備要求簡單，成 本比較低廉本比較低廉 目前在細菌浸銅基礎(chǔ)上已發(fā)展到利用微生物法提取目前在細菌浸銅基礎(chǔ)上已發(fā)展到利用微生物法提取 多種金屬，如鈾

32、、鈷、鉬、鉍、鋅、錳、鉛、硒、多種金屬，如鈾、鈷、鉬、鉍、鋅、錳、鉛、硒、 砷、鉈、鎘等砷、鉈、鎘等 Founded in 1895 54 Thiobacillus ferrooxidans浸出金屬的基本反應(yīng)浸出金屬的基本反應(yīng) Founded in 1895 55 濕法冶金所用微生物濕法冶金所用微生物 多為化能自養(yǎng)菌，耐酸多為化能自養(yǎng)菌，耐酸 Founded in 1895 56 常見的硫細菌常見的硫細菌 Founded in 1895 57 微生物對某些重金屬的轉(zhuǎn)化作用微生物對某些重金屬的轉(zhuǎn)化作用 Founded in 1895 58 微生物濕法冶金原理微生物濕法冶金原理 pH值、溫度、營養(yǎng)

33、物值、溫度、營養(yǎng)物 濃度、濃度、Fe3+濃度、礦石濃度、礦石 粒度及表面積、浸渣、粒度及表面積、浸渣、 表面活性劑和有機溶劑、表面活性劑和有機溶劑、 氧化還原電位以及細菌氧化還原電位以及細菌 對特定基質(zhì)的適應(yīng)性等對特定基質(zhì)的適應(yīng)性等 因素影響浸出速率因素影響浸出速率 工業(yè)規(guī)模的微生物浸出工業(yè)規(guī)模的微生物浸出 技術(shù)包括廢礦堆浸出、技術(shù)包括廢礦堆浸出、 原位浸出、槽浸技術(shù)等原位浸出、槽浸技術(shù)等 微生物濕法冶金的基本流程微生物濕法冶金的基本流程 Founded in 1895 59 微生物濕法冶金的基本原理微生物濕法冶金的基本原理 Founded in 1895 60 氣升滲濾器的使用較為普遍氣升滲

34、濾器的使用較為普遍 Founded in 1895 61 微生物浸出銅的原理微生物浸出銅的原理 Founded in 1895 62 難浸金礦石的微生物處理難浸金礦石的微生物處理 生物技術(shù)在提取金，尤其是處理生物技術(shù)在提取金，尤其是處理“難浸難浸”金礦方面的應(yīng)用金礦方面的應(yīng)用 廣闊，可用于含金硫化礦石、含砷金礦石、含銅金礦石的廣闊，可用于含金硫化礦石、含砷金礦石、含銅金礦石的 生物浸取以及溶液中金的生物富集等生物浸取以及溶液中金的生物富集等 微生物浸出含金礦石中金的典型流程圖微生物浸出含金礦石中金的典型流程圖 Founded in 1895 63 微生物濕法冶金的機理微生物濕法冶金的機理 Founded in 1895 64 微生物濕法冶金的分子生物學(xué)研微生物濕法冶金的分子生物學(xué)研 究究 Founded in 1895 65 5 生物合成替代化工合成生物合成替代化工合成 清潔生產(chǎn)是