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關(guān)鍵詞:中成藥;木香順氣丸;微生物限度;驗(yàn)證
Abstract:Objective To provide a method of the microbial limit test for proprietary chinese medicine Muxiangshunqi Pill and carry out the verification of the method test of method.Methods Routine method,medium dilution method(0.5ml/dish and 0.2ml/dish)were adopted for the test according to test methods of Chinese Pharmacopoeia 2010 edition of a microbial limit.Results Based on recovery test,the number of bacteria were tested by medium dilution method(0.2ml/dish),molds and yeasts were tested by routine method,and using the toutine method for the inspection of the control bacteria.Conclusion The method can be used for microbial limit for proprietary chinese medicine Muxiangshunqi Pill.
Key words:Proprietary chinese medicine;Muxiangshunqi Pill;Microbial limit;Validation
木香順氣丸是由木香、砂仁、香附、檳榔、甘草、陳皮、厚樸、枳殼、蒼術(shù)、青皮等中藥組成的復(fù)方制劑,主治行氣化濕,健脾和胃,用于濕濁中阻、脾胃不和所致的胸膈痞悶、脘腹脹痛、嘔吐惡心、噯氣納呆。按照《中國(guó)藥典》2010年版規(guī)定,在進(jìn)行藥品中微生物限度檢查時(shí),只有在該檢驗(yàn)條件下的樣品濃度不足以抑制污染微生物的生長(zhǎng)時(shí),才能使供試品中的微生物的得到真實(shí)反映,從而保證檢驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確 性[1]。對(duì)于具有抑菌作用的品種,必須采取一定的措施,如培養(yǎng)基稀釋法、離心沉淀法、薄膜過濾法或其中2種方法連用,消除其抑菌作用后,再進(jìn)行檢驗(yàn),以保證方法的可靠性[2]。在進(jìn)行木香順氣丸微生物限度檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)其具有一定的抑菌作用,故建立了木香順氣丸微生物限度檢查方法,為該類品種制定微生物限度標(biāo)準(zhǔn)提供了科學(xué)依據(jù)。
1儀器與材料
1.1儀器MJ-Ⅱ 型霉菌培養(yǎng)箱(生產(chǎn)企業(yè):上海一恒科技有限公司),SPX-150型生化培養(yǎng)箱(生產(chǎn)企業(yè):上海金慧科電子有限公司),SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱(生產(chǎn)企業(yè):上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)。
1.2樣品 木香順氣丸(陜西利君現(xiàn)代中藥有限公司,規(guī)格:8袋/盒)。
1.3稀釋液 0.9%無菌氯化鈉溶液(用于菌液稀釋);pH 7.0無菌氯化鈉-蛋白胨緩沖液(用于供試品制備)(按中國(guó)藥典方法制備,高壓蒸汽滅菌法滅菌)
1.4培養(yǎng)基 營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基(批號(hào)140807)、玫瑰紅鈉瓊脂培養(yǎng)基(批號(hào)140904)、膽鹽乳糖培養(yǎng)基(批號(hào)140912)、MUG培養(yǎng)基(批號(hào)150413)、乳糖膽鹽發(fā)酵培養(yǎng)基(批號(hào)150310)、改良馬丁液體培養(yǎng)基(批號(hào)140905)、氯化鈉蛋白胨緩沖液(批號(hào)141213)均由北京陸橋技術(shù)有限公司生產(chǎn)。
1.5陽性對(duì)照菌 枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)[CMCC(B)63501]、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)[CMCC(B)26003]、大腸埃希菌(Escherichia coli)[CMCC(B)44102]、白色念珠菌(Candida albicans)[CMCC(F)98001]、黑曲霉(Aspergillus niger)[CMCC(F)98003]均由陜西省食品藥品檢驗(yàn)所提供。
2方法
2.1菌液制備 接種大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌至營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上,35℃培養(yǎng)24 h;接種白色念珠菌至改良馬丁瓊脂培養(yǎng)基上,25℃培養(yǎng)48 h,以上培養(yǎng)物均用0.9%無菌氯化鈉溶液制成50~100 cfu/ml的菌懸液;接種黑曲霉菌至改良馬丁瓊脂斜面25℃培養(yǎng)5 d(用0.05%聚山梨酯80的0.9%無菌氯化鈉溶液洗脫孢子,標(biāo)準(zhǔn)管比濁),再將培養(yǎng)物用0.05%聚山梨酯80的0.9%無菌氯化鈉溶液制成50~100 cfu/ml的菌懸液。
2.2供試品溶液制備稱取供試品10 g,研細(xì),加稀釋液100 ml,制備成1∶10供試液。
2.3常規(guī)法
2.3.1試驗(yàn)組 取1∶10供試液1 ml和試驗(yàn)菌50~100 cfu,采用常規(guī)法進(jìn)行細(xì)菌、霉菌和酵母菌數(shù)的測(cè)定。
2.3.2菌液組 取試驗(yàn)菌液1 ml,采用常規(guī)法測(cè)定所加試驗(yàn)菌數(shù)。
2.3.3供試品對(duì)照組 取1∶10供試液1 ml注入平皿中,不加試驗(yàn)菌,傾注相應(yīng)培養(yǎng)基,采用常規(guī)法測(cè)定供試品的本底菌數(shù)。
2.3.4回收率的計(jì)算 按如下方法計(jì)算試驗(yàn)組的加菌回收率。
首先,用試驗(yàn)組的平均菌落數(shù)減去供試品對(duì)照組的平均菌落數(shù),然后用這個(gè)結(jié)果再除以菌液組的平均菌落數(shù),最后再乘以100%,得到回收率結(jié)果[4]。
即:試驗(yàn)組菌回收率(%)=[(試驗(yàn)組菌數(shù)-供試品對(duì)照組菌數(shù))/菌液組菌數(shù)]×100%
2.3.5結(jié)果 試驗(yàn)結(jié)果表明,試驗(yàn)組金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌的回收率均70%,可采用常規(guī)法進(jìn)行霉菌和酵母菌數(shù)測(cè)定,見表1。
2.4培養(yǎng)基稀釋法(0.5 ml/皿)
2.4.1取1∶10的供試液,采用0.5 ml/皿,分別加入試驗(yàn)菌金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌50~100 cfu,同常規(guī)法進(jìn)行試驗(yàn)。
2.4.2回收率的計(jì)算:同常規(guī)法。
2.4.3結(jié)果 試驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)組金黃色葡萄球菌的回收率>70%,可采用培養(yǎng)基稀釋法(0.5 ml/皿)進(jìn)行測(cè)定,驗(yàn)證方法通過;而試驗(yàn)組枯草芽孢桿菌的回收率
2.5培養(yǎng)基稀釋法(0.2 ml/皿)
2.5.1取1∶10的供試液,采用0.2 ml/皿,加入試驗(yàn)菌枯草芽孢桿菌50~100 cfu,同常規(guī)法進(jìn)行試驗(yàn)。
2.5.2回收率的計(jì)算:同常規(guī)法。
2.5.3結(jié)果 試驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)組枯草芽孢桿菌的回收率>70%,可采用培養(yǎng)基稀釋法(0.2 ml/皿)進(jìn)行測(cè)定,驗(yàn)證方法通過,見表3。
2.6控制菌檢查方法驗(yàn)證(常規(guī)法) 當(dāng)建立產(chǎn)品的微生物限度檢查法時(shí),應(yīng)進(jìn)行控制菌檢查方法的驗(yàn)證,以確認(rèn)所采用的方法是否適合于該藥品的控制菌檢查。驗(yàn)證時(shí),依各品種項(xiàng)下微生物限度標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定檢查的控制菌選擇相應(yīng)驗(yàn)證的菌株。驗(yàn)證大腸埃希菌和大腸菌群時(shí),采用的驗(yàn)證菌株都是大腸埃希菌。
2.6.1大腸埃希菌 試驗(yàn)組:取菌數(shù)回收率測(cè)定項(xiàng)下1∶10的供試液10 ml和大腸埃希菌試驗(yàn)菌液10~100 cfu,接種至100 ml的膽鹽乳糖培養(yǎng)基中,依據(jù)大腸埃希菌檢查法試驗(yàn)。陰性對(duì)照組:取稀釋液10 ml加入到膽鹽乳糖培養(yǎng)基100 ml中,依據(jù)大腸埃希菌檢查法試驗(yàn)。
2.6.2大腸菌群 試驗(yàn)組:取菌數(shù)回收率測(cè)定項(xiàng)下1∶10的供試液1 ml和大腸埃希菌試驗(yàn)菌液10~100 cfu,加入到10 ml的乳糖膽鹽發(fā)酵培養(yǎng)基管中,依據(jù)大腸菌群檢查法試驗(yàn)。陰性對(duì)照組:取稀釋液1 ml加入到10 ml乳糖膽鹽發(fā)酵培養(yǎng)基管中,依據(jù)大腸菌群檢查法試驗(yàn)。
2.6.3結(jié)果 試驗(yàn)結(jié)果表明,可采用常規(guī)法進(jìn)行控制菌(大腸埃希菌和大腸菌群)的檢查,見表4。
2.7結(jié)果 本品按照《中國(guó)藥典》2010年版一部附錄微生物限度檢查法要求,進(jìn)行方法學(xué)驗(yàn)證試驗(yàn),結(jié)果可采用培養(yǎng)基稀釋法(0.2 ml/皿)進(jìn)行細(xì)菌菌數(shù)檢查,可采用常規(guī)法法進(jìn)行霉菌和酵母菌數(shù)檢查;可采用常規(guī)法進(jìn)行大腸埃希菌和大腸菌群的控制菌檢查[5]。
3 討論
由于中成藥含有多種成分,其中任何成分具有抑菌作用,均可能影響微生物限度檢查的準(zhǔn)確性,常規(guī)法可用于無抑菌作用或抑菌作用弱的藥物,而對(duì)抑菌作用較強(qiáng)的藥物,可采用培養(yǎng)基稀釋法減少藥品中抑菌成分的數(shù)量,從而消除其對(duì)細(xì)菌、霉菌與酵母菌生長(zhǎng)的影響[3]。因此藥品在進(jìn)行微生物限度檢查前,要排除自身抑菌作用所帶來的干擾,這樣測(cè)出的結(jié)果才能可靠、有效。中成藥木香順氣丸處方中所含有的木香、蒼術(shù)、甘草、厚樸提取物對(duì)金黃色葡萄球菌都有明顯的抑制作用[4-7],蒼術(shù)和厚樸提取物還對(duì)枯草芽孢桿菌有明顯抑制作用[5,8]。而這幾種中藥材作為木香順氣丸的主要成分,其對(duì)微生物限度檢查的影響有多大無法確定,故采用依次漸進(jìn)的辦法來確定最為合適的檢查方法。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,木香順氣丸對(duì)金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌有一定的抑制作用,這與實(shí)驗(yàn)前對(duì)成分抑菌作用的分析一致,因此,在進(jìn)行中成藥微生物限度檢測(cè)前,進(jìn)行必要的成分分析,有一定的參考價(jià)值。
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【關(guān)鍵詞】三次采油;內(nèi)涵;優(yōu)缺點(diǎn);展望
一、三次采油技術(shù)的內(nèi)涵
所謂的三次采油技術(shù),主要是針對(duì)石油開采的特點(diǎn)采用的一種能夠提高采收率的采油技術(shù)。石油開采一般要經(jīng)歷三個(gè)階段,這三個(gè)階段就形成了三次采油技術(shù)。簡(jiǎn)單一點(diǎn)來說,三次采油技術(shù)指的是油藏經(jīng)過兩次采油之后,通過采用物理或化學(xué)方法來改變油藏氣體的性質(zhì),從而首先采收率的提高。具體來說,三次采油技術(shù)指的是先利用油層的原始能量實(shí)現(xiàn)石油的自噴開采,然后在石油地層能量得到釋放之后,采用人工輔助的方式,比如利用注氣或注水,使得油藏能量得到補(bǔ)充,讓地層壓力得以維持,以此來實(shí)現(xiàn)石油的連續(xù)開采。經(jīng)過一次、二次采油,原油將會(huì)以油塊圈的形式存在于油藏砂巖的空隙中,這時(shí)采取的油氣的含水率比較高,因此必須要經(jīng)過一定的物理或化學(xué)處理實(shí)現(xiàn)開采,即為三次采油。
二、三次采油技術(shù)的現(xiàn)狀
世界各國(guó)都十分重視三次采油技術(shù)的應(yīng)用,特別是我國(guó),對(duì)三次采油技術(shù)的發(fā)尤其重視。不僅加大了三次采油技術(shù)的室內(nèi)研究工作,還開始進(jìn)行多種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),經(jīng)過我國(guó)的不懈不利,當(dāng)前,我國(guó)部分三次采油技術(shù)已經(jīng)超過了世界平均水平,處于領(lǐng)先地位。目前,按照三次采油技術(shù)驅(qū)油機(jī)理的不同,主要分為四種三次采油技術(shù),即通過化學(xué)方法驅(qū)油的化學(xué)驅(qū)、通過熱力作用驅(qū)油的熱力驅(qū),通過注氣進(jìn)行驅(qū)油的氣驅(qū)以及通過微生物進(jìn)行驅(qū)油的微生物驅(qū)。這四種是目前國(guó)際上比較成熟的四種采油技術(shù),有的已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在采油工業(yè)中。
三、四種常用三次采油技術(shù)的機(jī)理、應(yīng)用現(xiàn)狀分析
(一)以化學(xué)方法驅(qū)油為代表的化學(xué)驅(qū)
1、化學(xué)驅(qū)分類。化學(xué)驅(qū)被廣泛應(yīng)用在稀油油藏的開采中。根據(jù)所使用化學(xué)方法的不同,化學(xué)驅(qū)也可以分為幾種類型,常見的有堿驅(qū)、聚合物驅(qū)和ASP驅(qū)油法。原油中含有石油酸,如果使用堿,就可以讓二者發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這樣就可以生成表面活性劑,通過其可以改變油水界面的張力,并能夠達(dá)到驅(qū)油的目的。也就是所謂的堿驅(qū)。在原油采收中,如果能增大水的波及系數(shù),那么也可以提高采油采收率。而通過聚合物驅(qū)可以輕松實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),也就是所謂的聚合物驅(qū)。此外,在采油中,怎樣能夠降低成本,實(shí)現(xiàn)低投入、高采收一直是研究的重點(diǎn)。利用ASP驅(qū)油法可以讓堿和聚合物以及表面活性劑之間產(chǎn)生增效性與互補(bǔ)性,這樣也來就可以提高復(fù)配增效率,可以達(dá)到降低成本的目的。
2、化學(xué)驅(qū)應(yīng)用現(xiàn)狀及研究方向。化學(xué)驅(qū)最初應(yīng)用于美國(guó),但是近二十年來,化學(xué)驅(qū)在美國(guó)原油采油中的應(yīng)用越來越多,相反,其在我國(guó)得以廣泛應(yīng)用。目前,以我國(guó)化學(xué)驅(qū)為代表的技術(shù)在世界上已經(jīng)處于領(lǐng)先地位。以大慶油田和勝利油田為代表的我國(guó)油田已經(jīng)成功研發(fā)出了多向化學(xué)驅(qū)技術(shù)。比如,大慶油田的二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)和勝利油田的無堿二元復(fù)合驅(qū)技術(shù)。而且,我國(guó)目前仍然在加大對(duì)化學(xué)驅(qū)技術(shù)的研究。已經(jīng)開始進(jìn)行“堿和聚合物和表面活性劑以及天然氣”泡沫復(fù)合驅(qū)室內(nèi)研究和礦場(chǎng)試驗(yàn)。同時(shí),針對(duì)化學(xué)驅(qū)現(xiàn)在存在幾種研究方向,一種是從改善油水流度角度出發(fā)的的化學(xué)驅(qū)油研究,主要研究方向是降低油水流度,從而來而提高驅(qū)油劑的黏度,并以此為方向發(fā)明了聚合物溶液驅(qū)油法和泡沫液驅(qū)油法。一種是從改善驅(qū)油劑的洗滌能力出發(fā)進(jìn)行的研究,并在此基礎(chǔ)上研究除了堿性水驅(qū)。
(二)通過熱力作用驅(qū)油的熱力驅(qū)法
1、熱力驅(qū)機(jī)理及類型。所謂熱力驅(qū),其機(jī)理是可以增大油藏的溫度,這樣就可以降低原油的粘度,采用熱力驅(qū)油法時(shí),熱量產(chǎn)生的地點(diǎn)不同,一種是將熱流體由地面經(jīng)井筒注入到油層中,一種是通過連續(xù)的向某些井注射熱流體到有層內(nèi),從其他油井產(chǎn)油。采油此種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以有效地減小原油的流動(dòng)阻力,提高采油效率。
2、熱力驅(qū)應(yīng)用現(xiàn)狀及研究方向。到目前為止,我國(guó)的熱力驅(qū)技術(shù)應(yīng)經(jīng)經(jīng)過了幾個(gè)發(fā)展階段,以蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)為代表的熱力驅(qū)技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)稠油開采領(lǐng)域的主要采油技術(shù)。在遼河油田、勝利油田等,這兩種技術(shù)應(yīng)用廣泛。同時(shí),隨著對(duì)熱力驅(qū)技術(shù)的研究,一種新的熱采技術(shù)出現(xiàn),即地?zé)岵捎汀N覈?guó)地?zé)豳Y源豐富是地?zé)岵捎偷靡詫?shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過對(duì)豐富的地?zé)豳Y源的利用,可以利用油藏深層的高溫度開發(fā)出流體,從而將熱量帶入到錢有仇呢過,這樣就能夠提高原油的流動(dòng)能力。采用這種方法前景廣闊,對(duì)于響應(yīng)當(dāng)前節(jié)能減排的號(hào)召,對(duì)于緩解石油的供需矛盾等都有著非常重要的意義。
(三)通過注氣進(jìn)行驅(qū)油的注氣驅(qū)和微生物驅(qū)
注氣技術(shù)也可以稱之為注二氧化碳技術(shù),主要被應(yīng)用與不適合采用熱力方法開采的重質(zhì)油藏。這種技術(shù)的機(jī)理只要是通過向地層注射反應(yīng)溶液,讓其釋放出二氧化碳?xì)怏w,以來來降低原油黏度,實(shí)現(xiàn)提高原油采收率的目標(biāo)。而微生物驅(qū)主要通過微生物來達(dá)到降低稠油黏度的目的,目前,微生物驅(qū)技術(shù)的成熟代表是微生物強(qiáng)化驅(qū)及微生物吞吐技術(shù)。
四、三次采油技術(shù)的未來研究和發(fā)展方向
上文所論述的四種三次采油技術(shù)對(duì)提高我國(guó)原油開采率起到了非常重要的作用,但是這幾種技術(shù)也存在明顯的不足,與我國(guó)當(dāng)前油田開發(fā)的水平和要求還存在現(xiàn)實(shí)差距,還不能滿足當(dāng)前油田大規(guī)模工業(yè)化開采的需求。因此,未來必須要加大研究,明確研究方向。首先,應(yīng)充分分析各種采油技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),深入挖掘優(yōu)點(diǎn)。比如ASP技術(shù)低成本的優(yōu)勢(shì)應(yīng)該充分發(fā)揮,可以加大對(duì)ASP三元符合驅(qū)油的研究,研制出更具市場(chǎng)前景的表面活性劑。其次,加大對(duì)注氣驅(qū)和聚合物驅(qū)的研究。再次,堅(jiān)持不懈地對(duì)新出現(xiàn)的微生物采油和地?zé)岵捎偷裙?jié)能技術(shù)進(jìn)行研究,開拓出更有潛力的市場(chǎng)。
結(jié)語
綜上所述,三次采油技術(shù)是目前世界上應(yīng)用比較廣泛的采油技術(shù),通過對(duì)不同機(jī)理地三次采油技術(shù)的分析,我們可以清晰地看到不同技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)當(dāng)前原有資源緊張的現(xiàn)狀,必須要加大對(duì)三次采油技術(shù)的研究,必須要挖掘其優(yōu)點(diǎn),并改善其技術(shù)缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)高效采油。
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目前,食品質(zhì)量安全問題開始受到社會(huì)各界的高度重視,過去那種常見的化學(xué)檢測(cè)很難真正滿足食品檢測(cè)的需要。在這種需求的背景下,很多方便、精確、并且節(jié)約成本的檢測(cè)方法被人們發(fā)現(xiàn)推廣,廣泛應(yīng)用于食品安全檢查工作,生物傳感器是一種更快速、敏感的檢測(cè)儀器,直接已經(jīng)成為食品快速檢測(cè)技術(shù)的主要研究方向。生物傳感集成現(xiàn)代電子技術(shù)和生物技術(shù)為一體,是一種新的高科技產(chǎn)品,它的應(yīng)用有著非常深遠(yuǎn)的意義。
生物傳感器的概述
生物傳感器包含了現(xiàn)代科技技術(shù),是一種標(biāo)志性的技術(shù),在采用傳感技術(shù)領(lǐng)域的所有功能中發(fā)揮重要作用,成為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支柱。生物傳感器主要是生物傳感元素特有的敏感性和特異性,于傳導(dǎo)的組合,并通過各種生物材料和代謝產(chǎn)品專門用于探測(cè)和識(shí)別的生物化學(xué)。生物傳感器被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和食品信息的測(cè)試方面,將檢測(cè)和分子識(shí)別的特異性檢測(cè)的元素有效結(jié)合后進(jìn)入生物活性物質(zhì),產(chǎn)生化學(xué)和物理反應(yīng),因此使用傳感器將其轉(zhuǎn)換為定量,可以處理多種信號(hào)類型,然后通過電路進(jìn)行處理,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量對(duì)象的有效檢測(cè)。
從結(jié)構(gòu)商看,生物傳感器包括識(shí)別部件和轉(zhuǎn)換部件。識(shí)別部件主要是生物個(gè)體細(xì)胞、生物體分析等,轉(zhuǎn)換部件主要為輔助部件,完成系統(tǒng)測(cè)量功能。生物傳感器有很多特點(diǎn),操作簡(jiǎn)單,選擇性好,可重復(fù)使用,檢測(cè)成本低,費(fèi)用廉價(jià)。
生物傳感器在食品污染檢測(cè)中的應(yīng)用
食品微生物的檢測(cè)。食品安全檢查非常復(fù)雜,生物傳感器的使用可以大大提高檢測(cè)速度和靈敏度分析,使整 個(gè)測(cè)試過程非常簡(jiǎn)單。利用生物傳感器檢測(cè)的食品,其中包含幾個(gè)測(cè)試操作,微生物檢測(cè)是非常重要的,因?yàn)槲⑸锂a(chǎn)生的毒素本身造成嚴(yán)重威脅食品安全的,有很多食物中毒事件發(fā)生的原因都與微生物脫離不了關(guān)系,食品中微生物可以被生物傳感器良好的監(jiān)測(cè)。近年來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過基因芯片分析致病細(xì)菌的食物,來檢測(cè)和識(shí)別各種特定的菌株,然后通過設(shè)計(jì)通用引物的方式擴(kuò)張?jiān)黾恿思?xì)菌核糖體,直接放大和包含探測(cè)器的低密度芯片雜交,進(jìn)行檢查的目的,從而發(fā)現(xiàn)檢測(cè)各種各樣的微生物。
食品藥物殘留的檢測(cè)。近年來,人們對(duì)食品的健康和安全觀念是越來越重視,農(nóng)藥和獸藥殘留在食物中引起人們更多的關(guān)注和擔(dān)憂,所以藥物殘留快速檢測(cè)食品已成為研究的發(fā)展方向。能充分利用生物傳感器,基于免疫原理的食品進(jìn)行藥物殘留檢測(cè)工作,比如用單克隆抗體蛋白的方法將其固定在壓電晶體上的金電極表, 而被檢測(cè)物中的莠去津所具備的吸附效果將導(dǎo)致石英晶體振蕩頻率的明顯變化。因此根據(jù)頻率的變化來檢測(cè)的濃度測(cè)試材料,測(cè)試的下限可達(dá)到1.5ng/ml。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn), 將莠去津固定在壓電晶體上測(cè)試的下限可以達(dá)到0.025ng/ml的標(biāo)準(zhǔn)。
食品激素的檢測(cè)。通常在一些肉類食物更多的積累和殘留激素,采取這種激素檢測(cè)方法主要是免疫的方法。酶聯(lián)免疫吸附是一個(gè)極為重要的方式之一,是主要利用抗原和抗體的特異性免疫反應(yīng),通過酶催化來檢測(cè)食品中激素殘留。國(guó)內(nèi)研究檢測(cè)食品中激素的殘留產(chǎn)生了一個(gè)更顯著的影響,相關(guān)研究人員根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)酶免疫反應(yīng)的原則設(shè)計(jì)出食物激素殘留檢測(cè)傳感器,傳感器也成為乙烯雌酚傳感器。直接對(duì)酶標(biāo)乙烯雌酚和抗體兩者的結(jié)合率進(jìn)行檢測(cè),即可得出食品當(dāng)中所包含的乙烯雌酚的具體含量。
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代生物技術(shù) 廢水生物處理 生物修復(fù) 水處理劑
0 引言
隨著工業(yè)的高速發(fā)展,水環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重地威脅著人類的生存環(huán)境,制約著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。因此,水污染控制成為全世界共同關(guān)注的問題。目前的水處理技術(shù)中,生物處理法已成為世界各國(guó)控制水污染的主要手段,尤其是現(xiàn)代生物技術(shù)將成為水污染控制領(lǐng)域重點(diǎn)開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)手段,主要應(yīng)用于廢水處理、生物修復(fù)以及微生物水處理劑等方面。
1 現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容與特點(diǎn)
現(xiàn)代生物技術(shù)是指以DNA 技術(shù)為先導(dǎo),包括微生物工程、細(xì)胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質(zhì)工程和生物修復(fù)技術(shù)在內(nèi)的一系列生物高新技術(shù)的統(tǒng)稱[1,2]。其中每個(gè)方面都有其特定的理論基礎(chǔ)和不同的應(yīng)用領(lǐng)域,但它們之間又相互補(bǔ)充和銜接,形成一個(gè)完整的體系。
生物技術(shù)的特點(diǎn)大致有[3]:①以生物為對(duì)象,不依賴地球上的有限資源,而是著眼于再生資源的利用;②在常溫、常壓下進(jìn)行,過程簡(jiǎn)單,可連續(xù)化操作,并可節(jié)約能源,減少環(huán)境污染;③開辟了生產(chǎn)高純度、優(yōu)質(zhì)、安全可靠的生物制品的新途徑;④可解決常規(guī)技術(shù)和傳統(tǒng)方法不能解決的問題;⑤可定向地按人們的需要?jiǎng)?chuàng)造新物種、新品種和其他有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生命類型。
2 現(xiàn)代生物技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用
廢水生物處理是利用微生物的生命活動(dòng)過程對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化,從而使廢水得到凈化的處理方法。廢水生物處理技術(shù)發(fā)展迅速,好氧法、厭氧生物法以及生物發(fā)酵法已趨于成熟,所以,這里只介紹固定化等新興技術(shù)。
2.1 固定化微生物技術(shù) 固定化微生物技術(shù)是生物工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)新技術(shù)。進(jìn)入80年代后國(guó)內(nèi)外開始應(yīng)用這種具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)來處理工業(yè)廢水和分解難生物降解的有機(jī)物質(zhì),一些具有特異性的優(yōu)勢(shì)菌種不斷得到改造或創(chuàng)造,將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進(jìn)行固定化后,菌體密度提高,大大提高了處理效率,尤其是對(duì)難降解有毒物質(zhì)有明顯優(yōu)勢(shì)。王增長(zhǎng)等人利用新研制的聚集—交聯(lián)固定化細(xì)胞技術(shù),將篩選的高效優(yōu)勢(shì)脫色菌種固定在活性污泥上,投加于“厭氧—好氧—生物濾池 ”工藝流程中,處理印染廢水,結(jié)果表明:出水色度極低,處理后的水可回用[4]。
2.2 生物強(qiáng)化處理技術(shù) 為了提高廢水處理的效果,而向廢水中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢(shì)菌種或通過基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種,以去除某一種或某一類有害物質(zhì)。主要強(qiáng)化方法有:①高濃度活性污泥法,以高污泥濃度和長(zhǎng)泥齡來促進(jìn)對(duì)難分解物質(zhì)的處理,加快反應(yīng)速度。日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果[5]。②生物—鐵法,是在普通活性污泥中加入無機(jī)鹽,多用鐵鹽(氫氧化鐵或氧化鐵粉),形成生物鐵絮凝體活性污泥,具有高濃度活性污泥法的特點(diǎn),主要用來提高除磷效果。③生物—活性炭法,綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者產(chǎn)生協(xié)同增效作用。在該系統(tǒng)中,每g活性炭去除 1~3gCOD ,分解廢水毒性能力明顯增強(qiáng),同時(shí)提高脫氮水平。
2.3 生物反應(yīng)器技術(shù) 生物反應(yīng)器技術(shù),是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向。現(xiàn)代化的新型生物膜反應(yīng)器,其共同特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)裝有比表面大的載體,有利于微生物附著生長(zhǎng)形成生物膜,供氣或供給的其他反應(yīng)條件優(yōu)越,污染物具有充分的時(shí)間與微生物接觸,有利于增強(qiáng)微生物的分解代謝能力。目前,2000m3的反應(yīng)器已經(jīng)問世。雖然其處理能力較低,造價(jià)較高,但其管理方便 ,運(yùn)行費(fèi)用低,所以歐美地區(qū)約有 7%的污水處理廠采用該技術(shù)[6]。
3 生物修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù)技術(shù)[7]是利用生物,特別是微生物將土壤、地下水或海洋中污染物現(xiàn)場(chǎng)降解為CO2和H2O或轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的工程技術(shù)系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)正被用于清除地下水、廢水中的污染物。金屬雖然不能被生物降解,但微生物可將其轉(zhuǎn)移或降低其毒性。為了加快去除污染物的進(jìn)程,常常采用許多強(qiáng)化措施,使自然生態(tài)系統(tǒng)維持原狀的前提下,使受污染的環(huán)境得以修復(fù)。研究表明 ,生物修復(fù)與傳統(tǒng)的物化法相比具有以下優(yōu)點(diǎn):①經(jīng)濟(jì),僅為物化法30%-50%;②對(duì)環(huán)境影響小,不產(chǎn)生二次污染,遺留問題少;③最大限度地降低污染物的濃度;④修復(fù)時(shí)間較短,就地修復(fù),操作方便。
生物修復(fù)中主要涉及兩大問題,即有效性和安全性評(píng)價(jià)。為提高有效性今后將應(yīng)用分子微生物學(xué)分離、鑒別、制造更高效降解和聚集有害有毒化合物的微生物。為提高生物修復(fù)的安全性評(píng)價(jià)水平,需發(fā)展鑒定微生物的分子生物技術(shù),以確定微生物在環(huán)境中的去留和基因[8]。
4 微生物水處理劑
微生物水處理劑主要集中在以下幾個(gè)方面:①微生態(tài)制劑。微生態(tài)制劑是一種由優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的微生物菌群、繁殖促進(jìn)劑和活化劑配制而成的活性微生物制劑,已經(jīng)在保健領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。用于環(huán)境凈化的微生態(tài)制劑由于其應(yīng)用范圍廣、使用安全、無副作用,為區(qū)域環(huán)境保護(hù)提供了新的重要手段。歐美近年來加快了這方面的研究開發(fā),已有采用微生態(tài)制劑原位修復(fù)水體的成功實(shí)例[9]。②生物吸附劑。生物吸附劑是廢水生物處理的一個(gè)新的發(fā)展方向,主要有兩大類:一類是高比表面積和高吸附率的生物體吸附水中的污染物;另一類是集生物吸附和生物降解能力為一體凈化廢水中的污染物的生物吸附劑。目前生物吸附劑的固定化技術(shù)使生物與離子交換樹脂一樣能解吸回收金屬和重復(fù)利用。③微生物絮凝劑。微生物絮凝劑是利用生物技術(shù),通過微生物發(fā)酵,抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無毒的廉價(jià)的水處理劑,這些是無機(jī)或有機(jī)合成高分子絮凝劑所不具備的。其特點(diǎn)是降解性能好,成本低,無二次污染等。目前,已篩選出19種具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8 種,細(xì)菌5種,放線菌5種,酵母菌1種[10]。隨著生物技術(shù)的發(fā)展,微生物水處理劑的開發(fā)與應(yīng)用具有良好的前景。
現(xiàn)代生物技術(shù)在水污染控制領(lǐng)域已顯示出獨(dú)特的魅力和應(yīng)用前景。但筆者認(rèn)為,今后應(yīng)從四個(gè)方面進(jìn)行深入研究:①分離、篩選和培養(yǎng)高效降解菌,利用微生物共代謝作用、多菌種協(xié)同作用降解難降解污染物;②構(gòu)建高效反應(yīng)器,優(yōu)化運(yùn)行條件,探索新技術(shù)新方法;③開發(fā)高效、無毒、廉價(jià)、可大批量生產(chǎn)的微生物水處理劑;④著力實(shí)踐和推廣生物修復(fù)示范工程,為生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供有力的技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】微生物 實(shí)訓(xùn)室 管理
【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2013)11-0171-01
隨著微生物在人們的生活中扮演著越來越重要的角色,人們的起居生活以及一些重要生產(chǎn)活動(dòng)幾乎都離不開微生物,人們對(duì)微生物的了解與研究也越來越重要。高職院校微生物實(shí)訓(xùn)室是了解和研究微生物的重要場(chǎng)所,因此研究和探討微生物實(shí)訓(xùn)室管理顯得愈發(fā)重要[1]。
1.高職院校微生物實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)狀
高職院校微生物實(shí)訓(xùn)室是進(jìn)行學(xué)生實(shí)訓(xùn)和科研的重要場(chǎng)所,目前主要承擔(dān)以下實(shí)訓(xùn)課程:《食品微生物基礎(chǔ)與檢驗(yàn)技術(shù)》、《微生物應(yīng)用技術(shù)》、《動(dòng)物微生物》、以及《食用菌生產(chǎn)技術(shù)》和《發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)》相關(guān)微生物實(shí)訓(xùn)部分。在實(shí)訓(xùn)老師的指導(dǎo)下學(xué)生可以掌握認(rèn)識(shí)常規(guī)微生物,對(duì)微生物進(jìn)行涂片、染色、鏡檢、培養(yǎng)、鑒定、篩選、藥敏等不同實(shí)訓(xùn)操作技能。由于微生物學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科,一般在教學(xué)計(jì)劃上都安排在第一學(xué)年,此階段的學(xué)生對(duì)微生物知識(shí)掌握較少,所以在實(shí)訓(xùn)操作過程中對(duì)自己的保護(hù)意識(shí)淡薄,加之對(duì)微生物實(shí)訓(xùn)室各規(guī)章制度理解不深,少數(shù)實(shí)訓(xùn)室管理人員管理意識(shí)不強(qiáng),實(shí)訓(xùn)室布局不科學(xué),安全措施不到位,很容易引起微生物實(shí)訓(xùn)室管理混亂,安全隱患突出,運(yùn)作效率低下。因此建立一個(gè)合理布局、制度完善、管理科學(xué)的微生物實(shí)訓(xùn)室顯得尤為重要。
2.合理布局,提升微生物實(shí)訓(xùn)室硬件建設(shè)
高職院校微生物實(shí)訓(xùn)室應(yīng)具備以下基本硬件配制:準(zhǔn)備間、緩沖間、接種間、培養(yǎng)間、菌種保藏間、觀察間以及學(xué)生教室。各房間做到水電齊全,建有通風(fēng)排毒管道,接種間和培養(yǎng)間地面最好鋪上防塵膠,各操作臺(tái)盡量選用防潮、防火、耐腐蝕材料。必要儀器設(shè)備有:超凈工作臺(tái)、恒溫自動(dòng)培養(yǎng)箱、恒溫水浴震蕩培養(yǎng)箱、不銹鋼自動(dòng)高壓滅菌鍋、恒溫干燥箱、天平(0.1g、0.001g)、電爐、純水機(jī)、菌種保存冰箱。
3.完善制度,加強(qiáng)微生物實(shí)訓(xùn)室規(guī)章制度建設(shè)
高職院微生物實(shí)訓(xùn)室能健康、有序、高效運(yùn)行都離不開一整套科學(xué)人性化規(guī)章制度。微生物實(shí)訓(xùn)室各規(guī)章制度的建設(shè)有利于實(shí)訓(xùn)室管理的規(guī)范化,常規(guī)化,也有利于增加操作人員的責(zé)任心。一套完整的管理制度包括以下幾項(xiàng):《微生物實(shí)訓(xùn)室規(guī)則》明確了實(shí)訓(xùn)教師,實(shí)訓(xùn)室管理人員及學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室中的權(quán)利和義務(wù); 《實(shí)訓(xùn)室安全制度》明確了實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)實(shí)訓(xùn)室的門窗、水電,大型儀器、微生物廢棄物進(jìn)行妥善管理。《儀器設(shè)備的管理制度》明確儀器設(shè)備使用規(guī)范[2]。
4.科學(xué)管理,提高人員管理水平
高職院校幾乎所有微生物實(shí)訓(xùn)課都在微生物實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行,這些實(shí)訓(xùn)課所有前期準(zhǔn)備工作都是由實(shí)訓(xùn)室管理員準(zhǔn)備,工作量大,任務(wù)重,責(zé)任大。所以必須提高對(duì)微生物實(shí)訓(xùn)室管理人員的重視程度,加強(qiáng)對(duì)他們的師資培訓(xùn)力度,提高管理水平,更好的服務(wù)于學(xué)院的教學(xué)工作和科研工作[3]。
5.加強(qiáng)安全教育,深化安全意識(shí),提高防范技能
高職院校微生物實(shí)訓(xùn)室安全問題主要集中在以下幾個(gè)方面:水電安全問題,大都是因?yàn)槁楸源笠庠斐傻模粌x器設(shè)備使用安全問題,這方面主要是因?yàn)槭褂谜邲]有完全理解設(shè)備使用原理和方法,只知其一不知其二;實(shí)訓(xùn)室廢棄物安全處理,微生物實(shí)訓(xùn)室廢棄物不同于普通的生活垃圾,它可能帶有致病菌源,所以微生物實(shí)訓(xùn)室的廢棄物都要經(jīng)過高溫處理和消毒液處理后方才能丟棄[4]。
綜上所述,高職院校微生物實(shí)訓(xùn)室工作及其重要,但同時(shí)也很瑣碎和繁雜。在各項(xiàng)完備制度保障的前提下,加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)室管理人員的培訓(xùn)提高其業(yè)務(wù)能力才能使高職院校微生物實(shí)訓(xùn)室更好的服務(wù)于教學(xué)和科研。
參考文獻(xiàn):
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論文關(guān)鍵詞:固定化微生物技術(shù),污水處理,方法分類,載體
由于固定化微生物技術(shù)可固定經(jīng)篩選出的能降解特定物質(zhì)的優(yōu)勢(shì)菌屬,因此該技術(shù)的應(yīng)用能使污水處理系統(tǒng)專一性、耐受性增強(qiáng),處理效果穩(wěn)定,運(yùn)行管理簡(jiǎn)單,降解效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)。因此,近年來固定化微生物技術(shù)已成為各國(guó)學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題,并且已有部分研究成果由實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用階段。本文就現(xiàn)有的固定化微生物技術(shù)進(jìn)行了分類,介紹了各種固定化微生物技術(shù)所常用的載體在污水處理中的研究與應(yīng)用,對(duì)各種固定化微生物技術(shù)的優(yōu)劣性和適用范圍進(jìn)行了比較與總結(jié),最后對(duì)該方法在污水處理中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了展望。
1 固定化微生物技術(shù)及分類
作者簡(jiǎn)介:夏冰,(1985-),男,江西南豐,青島大學(xué)在讀碩士研究生,主要研究方向?yàn)榄h(huán)境生物技術(shù)。E-mail:meilisanzhu@yahoo.com.cn
固定化微生物技術(shù)是從60年代開始發(fā)展起來的新型技術(shù)。固定化微生物技術(shù)是指用物理或化學(xué)方法將游離微生物細(xì)胞、動(dòng)植物細(xì)胞、細(xì)胞器或酶限制或定位在某一特定空間范圍內(nèi),保留其固有的催化活性,并能被重復(fù)和連續(xù)使用技術(shù)。采用固定化微生物技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn):有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度和純度,縮短反應(yīng)所需的時(shí)間,降低處理設(shè)施的工程投資和造價(jià);有利于反應(yīng)器的固液分離,反應(yīng)易于控制,污泥產(chǎn)生量少;有利于除氮和除去高濃度有機(jī)物或其他難降解的有毒有害物質(zhì),可免除污泥處理的二次污染等。由于其在廢水處理方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),在近十幾年獲得了迅速的發(fā)展。它已由原來的單一固定化酶、固定化微生物細(xì)胞發(fā)展到固定化動(dòng)植物細(xì)胞、固定化細(xì)胞器、固定化原生質(zhì)體、固定化微生物分生孢子以及酶與微生物細(xì)胞、好氧微生物與厭氧微生物的聯(lián)合固定化[1]等。
目前固定化微生物技術(shù)的方法分類多種多樣,根據(jù)微生物細(xì)胞與載體的作用力及作用形式、微生物細(xì)胞被固定的狀態(tài)以及載體的性質(zhì)將固定化微生物技術(shù)分為以下五類:吸附法、包埋法、交聯(lián)法、自固定化法和介質(zhì)截留法。
1.1吸附法
吸附法在固定化微生物技術(shù)處理污水中是研究最早、應(yīng)用較廣泛、技術(shù)也較成熟的方法。在大多數(shù)生物膜反應(yīng)器啟動(dòng)的早期,所應(yīng)用的都是吸附法的原理。吸附法包括物理吸附和離子吸附兩類。物理吸附是使用高度吸附能力的硅膠、活性炭等吸附劑將微生物吸附到表面使之固定化;離子吸附則是根據(jù)微生物在解離狀態(tài)下因靜電引力的作用而固著于帶有相異電荷的離子交換劑上。該方法操作簡(jiǎn)單,微生物固定過程對(duì)細(xì)胞活性的影響小,條件溫和。但這種方法結(jié)合的細(xì)胞數(shù)量有限,反應(yīng)穩(wěn)定性和重復(fù)性差,所固定的微生物數(shù)目受所用載體的種類及其表面積的限制[2],所以需要進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)微生物與載體間的吸附強(qiáng)度也不夠牢固,故載體的選擇是關(guān)鍵。
1.2包埋法
包埋法是將微生物細(xì)胞截留在水不溶性的凝膠聚合物孔隙的網(wǎng)絡(luò)空間中,通過聚合作用,或通過離子網(wǎng)絡(luò)形成,或通過沉淀作用,或改變?nèi)軇囟取H值使細(xì)胞截留。凝膠聚合物的網(wǎng)絡(luò)可以阻止細(xì)胞的泄漏,同時(shí)能讓底物滲入和產(chǎn)物擴(kuò)散出來。包埋法又可分為高分子合成包埋、離子網(wǎng)絡(luò)包埋及沉淀包埋。該法操作簡(jiǎn)單,對(duì)微生物活性影響小,可將微生物鎖定在特定的高分子網(wǎng)絡(luò)中,因此制作的固定化微生物小球的強(qiáng)度高。包埋法是目前制備固定化微生物最常用、研究最廣泛的方法。
1.3交聯(lián)法
交聯(lián)法是利用兩個(gè)或兩個(gè)以上的功能基團(tuán),使微生物菌體相互連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),即使功能基團(tuán)直接與微生物細(xì)胞表面的反應(yīng)基團(tuán)如氨基、羥基等進(jìn)行互聯(lián),形成共價(jià)鍵而達(dá)到固定化的目的。使用該方法,微生物細(xì)胞間的結(jié)合強(qiáng)度高,穩(wěn)定性好,經(jīng)得起溫度和pH 值等的劇烈變化。但是由于在形成共價(jià)鍵的過程中反應(yīng)條件過于劇烈,往往會(huì)對(duì)微生物細(xì)胞的活性造成較大的影響,而且適用于此類固定化的交聯(lián)劑大多比較昂貴,因而其在實(shí)際應(yīng)用中受到一定的限制。
1.4自固定化法
自固定化法又稱為無載體固定化法,這種方法是一種全新的概念:在自絮凝顆粒形成過程中,同時(shí)形成了微生物的適宜生態(tài)環(huán)境,使之有利于微生物代謝之間的協(xié)調(diào)或者說有利于微生物之間生物信息的傳遞[3]。這種方法與其他的固定化方法相比,具有傳質(zhì)擴(kuò)散阻力小,細(xì)胞顆粒整體活性高,固定化方法簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),將在環(huán)境工程中的污水處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[4]。
1.5 介質(zhì)截留法
介質(zhì)截留法是通過特殊的孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將酶、微生物或動(dòng)植物細(xì)胞等固定截留在具有特定功能的載體內(nèi),或?qū)⒚浮⑽⑸锘騽?dòng)植物細(xì)胞限制在一定的空間范圍內(nèi),微生物細(xì)胞不能透過此孔網(wǎng)結(jié)構(gòu),但底物和產(chǎn)物可以通過,從而實(shí)現(xiàn)廢水的生化反應(yīng)和分離同時(shí)進(jìn)行。介質(zhì)截留法可以通過控制介質(zhì)的孔徑選擇性的控制底物和產(chǎn)物的擴(kuò)散,防止微生物細(xì)胞的泄露,可以使基質(zhì)與微生物細(xì)胞充分接觸,從而有效的反應(yīng)。所以介質(zhì)截留法是一項(xiàng)很有發(fā)展前景的工藝。
2 載體的特點(diǎn)
要完成微生物的固定化,關(guān)鍵是要選擇一種合適的微生物載體。不同的固定化微生物技術(shù)方法需要不同種類的載體。雖然隨著材料學(xué)與生物學(xué)的不斷發(fā)展與結(jié)合,關(guān)于各種固定化微生物方法的最適載體有待進(jìn)一步的研究與討論,但所有載體都應(yīng)具備如下特點(diǎn):(1)具有抗物理降解、抗化學(xué)降解、抗生物降解的穩(wěn)定性,具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在一定PH值和溫度下,不容易被破壞。(2)固定化方法簡(jiǎn)單、易行,固定化條件盡可能溫和。(3)能夠控制固定化微生物顆粒的大小和孔隙度。(4)載體所使用的材料價(jià)廉易得,固定化成本低。(5)固定化系統(tǒng)使底物、產(chǎn)物和其他代謝產(chǎn)物能夠自由擴(kuò)散。(6)載體對(duì)微生物來說是惰性的,不會(huì)損傷細(xì)胞。(7)單位體積的固定化系統(tǒng)擁有盡可能多的微生物,以便更好地起到生物催化作用。
3 固定化微生物技術(shù)的展望
各種固定化方面都有自身的優(yōu)缺點(diǎn),沒有一種在所有污水處理中都適用的方法,在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)污水水質(zhì)、水力負(fù)荷、操作條件等情況選擇合適的方法。表一列舉了各種固定化方法的比較。
表1 各種固定化方法的比較
Table 1 the comparison of immobilized microorganisms manner
性能 吸附法 包埋法 交聯(lián)法 自固定化法 介質(zhì)截留法
固化成本 低 低 適中 低 適中
制備難度 易 適中 適中 易 適中
穩(wěn)定性能 低 高 高 低 高
結(jié)合能力 弱 適中 強(qiáng) 適中 高
存活能力 高 高 低 適中 高
活性保留 高 適中 低 高 高
適用性能 適中 大 小 大 適中
關(guān)鍵詞:微生物誘導(dǎo);礦物沉淀;自修復(fù);耐久性
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.073
1 微生物誘導(dǎo)修復(fù)的研究現(xiàn)狀
微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀的形成一般由兩種方法:(1)一種是厭氧微生物的酶化反應(yīng),即厭氧微生物新陳代謝活動(dòng)能夠產(chǎn)生一種尿素酶,通過外界不斷的提供營(yíng)養(yǎng)液(尿素和鈣離子),這種催化酶能夠?qū)⒛蛩厮鉃榘焙投趸迹S著生成物的不斷增加,溶液中的pH值會(huì)不斷的升高,當(dāng)碳酸根離子遇到鈣離子時(shí),就可以引起鈣離子以碳酸鈣的形式沉積。同時(shí)微生物細(xì)胞附近也為下一步碳酸鈣的沉積提供成核的地點(diǎn);(2)另一種是好氧微生物的呼吸作用自我修復(fù),即通過將微生物、營(yíng)養(yǎng)液、水泥漿等同時(shí)攪拌成混凝土結(jié)構(gòu),在混凝土裂縫沒有形成以前,微生物處于休眠狀態(tài)。一旦裂縫形成,混凝土結(jié)構(gòu)中進(jìn)入水和空氣后,微生物就會(huì)進(jìn)行有氧呼吸作用,將氧氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳,二氧化碳與混凝土結(jié)構(gòu)的鈣離子結(jié)合,最后生成碳酸鈣沉積物。
1.1 厭氧微生物誘導(dǎo)沉淀的研究現(xiàn)狀
(1)誘導(dǎo)沉淀的成分及性能的研究。Ramakrishnan等通過對(duì)厭氧微生物誘導(dǎo)后的產(chǎn)物進(jìn)行(SEM)電鏡掃描和X射線衍射(XRD)分析得出沉積物為方解石。同時(shí)對(duì)修復(fù)后的試件進(jìn)行抗酸、抗堿、凍融循環(huán)和干縮循環(huán)試驗(yàn),得出的數(shù)據(jù)顯示試件的耐久性得到了顯著的加強(qiáng)。
黃琰等將巴斯德芽孢桿菌培養(yǎng)基與無菌培養(yǎng)基的進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)來處理石英砂,通過X-射線衍射分析和掃描電鏡分析得出,通過有菌培養(yǎng)液處理后的石英砂表面有方解石晶體生成,同時(shí)在方解石晶體表面附著有巴斯德芽孢桿菌。
(2)溫度、PH、溶液濃度、緩沖溶液等對(duì)微生物誘導(dǎo)沉積物的影響。Tittelboom K V等通過對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B的研究,得出了緩沖溶液硅膠對(duì)微生物在混凝土結(jié)構(gòu)中的存活起著關(guān)鍵作用,緩沖溶液硅膠的存在可以使得微生物適應(yīng)高堿性環(huán)境,從而可以有效的提高修復(fù)材料的耐久性能。通過超聲檢測(cè)得出,微生物修復(fù)后的混凝土結(jié)構(gòu)超聲檢測(cè)的聲時(shí)明顯低于無微生物混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)聲時(shí)。熱量分析也證實(shí)了緩沖溶劑硅膠的存在對(duì)微生物的存活起著重要作用。
Navneet Chahal等的室內(nèi)研究表明,細(xì)菌改性硅灰混凝土抗壓強(qiáng)度的提高是因?yàn)榛钚约?xì)菌催化作用下產(chǎn)生的沉淀,進(jìn)入了混凝土的裂紋和空洞里。通過不同濃度有菌試驗(yàn)和無菌試驗(yàn),5%硅灰含量和10%硅灰含量對(duì)比試驗(yàn)及耦合試驗(yàn)得出,28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的抗壓強(qiáng)度,10%硅灰+ 105 cells/ml菌體濃度的抗壓強(qiáng)度提高最多38.1Mpa(無菌試驗(yàn)5%硅灰含量混凝土抗壓強(qiáng)度為28Mpa)。通過X射線分析和掃描電鏡觀察,添加硅灰的含菌體混凝土抗?jié)B透性效果顯著。
黃琰等通過單因素影響的試驗(yàn)方法分別通過鈣離子濃度、溫度和外添加劑鎳離子含量對(duì)誘導(dǎo)產(chǎn)物的產(chǎn)量作了研究。單因素試驗(yàn)分別得出當(dāng)鈣離子濃度為0.0252mol/L、溫度為30℃時(shí),方解石產(chǎn)量最高。同時(shí),鎳離子含量的多少與方解石產(chǎn)量成反比。
1.2 好氧微生物誘導(dǎo)沉淀的研究現(xiàn)狀
對(duì)好氧微生物自修復(fù)研究比較全面的荷蘭代爾夫特大學(xué)的Henk M. Jonkers對(duì)微生物的存活率、強(qiáng)度增長(zhǎng)進(jìn)行了研究。
Jonkers等從堿性土壤中提取球形芽孢桿菌(耐堿菌種),將培養(yǎng)過的菌種與乳酸鈣營(yíng)養(yǎng)液和混凝同澆注,通過MPN觀察,該菌種在澆筑完成第9天細(xì)菌存活量為1.6×106/cm3、第22天細(xì)菌存活量為0.35×106/cm3、第42天細(xì)菌存活量為0.25×106/cm3、四個(gè)月后細(xì)菌存活量為0.5×103/cm3。通過與無菌構(gòu)件比較,混凝土構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度下降了10%,通過MIP分析可以得出在調(diào)整細(xì)菌用量的基礎(chǔ)上,裂縫產(chǎn)生7天后,微生物能對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù),而28天后隨著微生物數(shù)量的減少,產(chǎn)生的碳酸鈣的量也逐漸減少,再次產(chǎn)生裂縫后,修復(fù)效果不理想。
2 微生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)一步研究所要解決的問題
2.1 培養(yǎng)基、微生物、緩沖溶液等和水泥基的兼容性
微生物含量的多少直接影響裂縫的修復(fù)效果。很多研究表明,微生物含量過多會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)性能,而微生物過少,在需要修復(fù)的部位不存在微生物或者微生物含量過少,就會(huì)最終影響裂縫的修復(fù)。同理,如果在需要修復(fù)的部位營(yíng)養(yǎng)液不足,也會(huì)對(duì)裂縫修復(fù)產(chǎn)生影響。緩沖溶液可以有效的控制微生物作用環(huán)境的PH,因此緩沖溶液的多少對(duì)微生物的存活量等有較大的影響。
2.2 微生物混合溶液對(duì)混凝土耐久性的進(jìn)一步研究
厭氧微生物作用下混凝土的耐久性主要是以礦物沉積為研究方向,這方面所做的試驗(yàn)工作比較多。好氧微生物作用下混凝土的耐久性研究較少,好氧微生物通過呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳,會(huì)與混凝土中的Ca(OH)2結(jié)合,因而降低了混凝土中的堿性,這對(duì)鋼筋的保護(hù)作用是不利的,但微生物在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的呼吸作用又可以消耗內(nèi)部的氧氣和部分水分,這對(duì)保護(hù)鋼筋又是有利的,這就需要對(duì)好氧自修復(fù)混凝土的耐久性,特別是對(duì)鋼筋的保護(hù)作用作進(jìn)一步的研究,已達(dá)到對(duì)鋼筋保護(hù)的最佳方案。
3 微生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的展望
大量的實(shí)驗(yàn)研究表明,微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積物可以成功的應(yīng)用在修復(fù)混凝土表面裂紋上。大量的礦物沉積是由于微生物的誘導(dǎo)后產(chǎn)生的,因此與傳統(tǒng)意義上的高分子補(bǔ)漏相比能夠更有益于環(huán)境的保護(hù)。厭氧微生物修復(fù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究階段技術(shù)已經(jīng)比較成熟,應(yīng)用到工程上不僅要確定成分的最優(yōu)比,而且還要考慮經(jīng)濟(jì)效益。混凝土結(jié)構(gòu)需要有較長(zhǎng)的使用年限,在混凝土服役期間,如果好氧微生物的自修復(fù)技術(shù)能夠成功的應(yīng)用到工程上,這對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)技術(shù)有著重要的意義,因?yàn)檫@不僅可以實(shí)現(xiàn)舊建筑物的自我修復(fù),又可以實(shí)現(xiàn)新建建筑物的智能修復(fù),因此好氧微生物的自修復(fù)的應(yīng)用有著廣闊的應(yīng)用前景。 本文由wWw.DyLw.NeT提供,第一論 文 網(wǎng)專業(yè)教育教學(xué)論文和以及服務(wù),歡迎光臨dYlw.nET
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關(guān)鍵詞:可降解;生物膜載體;水處理
中圖分類號(hào);F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引言
目前,我國(guó)水處理技術(shù)的不斷進(jìn)步,以及國(guó)家對(duì)環(huán)保事業(yè)的日益重視,大大促進(jìn)了各種新型的水處理填料的研究、開發(fā)與應(yīng)用,可降解生物膜載體是其中最具潛力者之一。今后,生物膜載體的發(fā)展方向?qū)⒉粌H僅是提高效率、優(yōu)化性能,而且也在滿足環(huán)境要求、防止二次污染、高效利用能源等方面。在特定的條件下,可降解生物膜載體通過一定的時(shí)間后能被附著在其表面的細(xì)菌、霉菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等各類水處理微生物降解,其自身分子量逐漸變小,最終代謝成CO2和H2O,而不會(huì)產(chǎn)生生物膜載體殘?jiān)瑥亩鉀Q了水處理填料殘?jiān)鼘?duì)環(huán)境的二次污染問題。因此,國(guó)內(nèi)外對(duì)可降解生物膜載體在水處理中的應(yīng)用的研究逐步深入。
目前,實(shí)驗(yàn)室研究和工程應(yīng)用中的可降解生物膜載體的種類較多,各自特性有較大差異。本文著重探討了可降解生物膜載體的基本特性,介紹了其類別和研究現(xiàn)狀,并對(duì)可降解生物膜載體今后的研究方向進(jìn)行闡釋。
1 可降解生物膜載體的基本特性
首先,可降解生物膜載體應(yīng)具備傳統(tǒng)生物膜載體的基本特性:(1)比表面積大、孔隙率高并且不易堵塞。生物膜載體通常含有充足的內(nèi)外表面積,可為微生物提供棲息和繁殖所需的載體表面和生存空間,維持生物膜反應(yīng)器內(nèi)較大生物量和生物多樣性。生物膜載體上附著的生物量是隨著比表面積和孔隙率的增大而增多的,而生物量的增多又可以提高反應(yīng)器可承受的最大有機(jī)負(fù)荷量。(2)易流化。孫廣路[1]等研究了生物膜載體在移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR)運(yùn)行中的堆積現(xiàn)象,獲得了MBBR的填料分布方程,證明了生物膜載體易流化的重要性。(3)無毒害作用。生物膜載體必須保證運(yùn)行過程中不會(huì)分解出抑制微生物正常生長(zhǎng)的有害物質(zhì)。(4)價(jià)格低廉且易于取材。(5)機(jī)械強(qiáng)度大。生物膜載體的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)能保證其在使用周期中的壽命和穩(wěn)定性。
除此之外,針對(duì)傳統(tǒng)生物膜載體使用后含有大量有毒有害物質(zhì),通常的焚燒、填埋等垃圾處理方法難于去除,使載體殘?jiān)坝泻ξ镔|(zhì)長(zhǎng)期存在于自然界中,造成環(huán)境的二次污染現(xiàn)象,可降解生物膜填料可在一定使用期后自發(fā)地或在附著微生物產(chǎn)生的活性降解酶作用下降解為簡(jiǎn)單小分子物質(zhì),這些小分子物質(zhì)可作為微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解吸收,從而不會(huì)導(dǎo)致二次污染。
2 可降解生物膜載體的分類
目前,可降解生物膜載體的研究對(duì)象主要有三類:(1)天然高分子生物膜載體;(2)聚酯類可生物降解聚合物(BDP)生物膜載體;(3)改性可降解塑料生物膜載體。
2.1 天然高分子生物膜載體
天然高分子生物膜載體的生產(chǎn)原料十分容易獲得且價(jià)格較低廉,同時(shí),由于其來自于自然環(huán)境,具有對(duì)微生物無毒害作用,傳質(zhì)性能好,可完全被生物降解等優(yōu)點(diǎn),但天然高分子生物膜載體也普遍存在著強(qiáng)度較低,壽命短的問題。近年來,研究較多的天然高分子生物膜載體有纖維素、殼聚糖、海藻酸鈉等。
纖維素是植物細(xì)胞的主要成分,是由葡萄糖組成的大分子多糖,不溶于水及一般有機(jī)溶劑,是適合生物膜附著的理想載體。趙薇等[2]對(duì)比研究了未改性、交聯(lián)、交聯(lián)且陽離子化纖維素生物膜載體的性能,各種環(huán)境因子對(duì)纖維素的降解,以及對(duì)生物膜生長(zhǎng)的影響情況。研究結(jié)果證明對(duì)纖維素生物膜載體進(jìn)行交聯(lián)或者陽離子化,均可以降低載體降解的速度。同時(shí),陽離子化還會(huì)促進(jìn)附著的生物膜的形成和生長(zhǎng)。李斌等[3]利用農(nóng)業(yè)廢棄物(玉米芯、棉花、稻殼以及稻草)為反硝化碳源濾料,對(duì)比研究了這4種天然高分子生物膜載體的靜態(tài)釋碳量和質(zhì)量、長(zhǎng)時(shí)間的生物脫氮效果和微生物的附著特性。結(jié)果表明:相比較下,玉米芯載體在運(yùn)行初期可以溶出較多的有機(jī)物質(zhì),從而促進(jìn)微生物的附著和生物膜的繁殖生長(zhǎng)。同時(shí),這4種天然高分子生物膜載體中玉米芯表現(xiàn)出的長(zhǎng)時(shí)間的生物脫氮效果最好。
殼聚糖是一類天然的堿性多糖,其前身甲殼素在自然界中具有豐富的儲(chǔ)量,僅次于纖維素。殼聚糖具有可生物降解性、較好的生物親和性、易改性和易固定化等諸多有利于作為生物膜載體的特性。20世紀(jì)90年代以來,以殼聚糖為生物膜載體的微生物固定化技術(shù)得到廣泛研究。肖湘竹等[4]利用殼聚糖制備固定化厭氧污泥微球,研究了上流式厭氧污泥床反應(yīng)器對(duì)TNT廢水的處理,TN的去除率為75.76%~94.76%,達(dá)到了良好的處理效果。
Ettayebi等[5]在研究處理含酚廢水時(shí)采用了海藻酸鈣珠體作為假絲酵母菌的載體,24小時(shí)COD、一元酚和多元酚去除率分別為9.7%、69.2%和55.3%,處理效果良好。同時(shí),微生物載體可促使假絲酵母菌的最大活性期達(dá)到5個(gè)月。
2.2 聚酯類可生物降解聚合物生物膜載體
合成型聚酯類生物膜載體是最常見的可生物降解有機(jī)合成聚合物生物膜載體。該類生物膜載體主要采用植物為原料,通過發(fā)酵生產(chǎn)制取。其中,聚羥基脂肪酸酯(PHA)可降解生物膜載體在近20多年來得到迅速發(fā)展。
蘇彤等[6]以PHA為碳源和生物膜載體,研究其去除地下水中硝酸鹽的影響因素。結(jié)果表明:在一定條件下,PHA為生物膜載體能有效地去除地下水中的硝酸鹽,且可以提高生物膜對(duì)pH的適應(yīng)能力。董明來等[7]在構(gòu)建反硝化生物膜反應(yīng)器用以研究反硝化效果及生物膜上微生物的組成時(shí),采用了一種新型的可生物降解的聚合物――聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作為反硝化碳源和微生物附著生長(zhǎng)的載體。研究結(jié)果表明:利用該生物膜載體構(gòu)建的反應(yīng)器脫氮效果顯著,并且可以表現(xiàn)出良好的抗沖擊負(fù)荷能力;并進(jìn)一步研究了以PBS為碳源和生物膜載體的序批式生物膜反應(yīng)器對(duì)含鹽水體的異養(yǎng)反硝化過程。結(jié)果表明:PBS具有良好的可生物降解性和顯著的去除硝態(tài)氮的能力,可以作為處理低C/N含鹽廢水較理想的反硝化碳源。
2.3 改性可降解塑料生物膜載體
過去的研究認(rèn)為:聚烯烴類如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)由于具有疏水性、高摩爾質(zhì)量、并且缺乏能被微生物利用的官能團(tuán),因而生物降解十分困難。然而,隨著研究的深入,許多研究者發(fā)現(xiàn)原本不可降解的聚烯烴塑料經(jīng)過特定的改性處理后可以具有一定的生物降解性能,獲得可生物降解塑料生物膜載體。其原理是采用一定方法在聚烯烴分子上引入易降解的基團(tuán)、易斷裂的化學(xué)鍵、易轉(zhuǎn)移的基團(tuán)或原子,或分子上連接或整體成分上摻合一些微生物可吞噬的成分如淀粉、殼聚糖等。
3 展望
目前,對(duì)可降解生物膜載體在水處理中的應(yīng)用的研究正在逐步深入的過程中,其應(yīng)用前景十分廣泛,但距投入工程實(shí)踐的應(yīng)用中尚需一定時(shí)間,仍有許多問題亟待解決:(1)對(duì)于上述三類可降解生物膜載體的降解機(jī)理尚未被完全解釋清楚;(2)如何解決載體材料的成本與生物可降解性之間的矛盾;(3)如何實(shí)現(xiàn)可降解生物膜載體降解速度的精確控制;(4)目前可降解生物膜載體在水處理中的應(yīng)用仍局限于反硝化等某些特定的處理過程,如何拓展其在水處理其他領(lǐng)域應(yīng)用等。
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[關(guān)鍵詞]三次采油;化學(xué)驅(qū);驅(qū)油
中圖分類號(hào):TE357 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2014)40-0031-01
石油是一種重要的戰(zhàn)略資源,對(duì)石油進(jìn)行加熱煉制,利用石油中各成分沸點(diǎn)的不同,將他們進(jìn)行分離,可以得到汽油、柴油、煤油、油、石蠟、瀝青等資產(chǎn)品,這些產(chǎn)品都對(duì)人們生產(chǎn)生活起著重要作用,所以石油對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展與人民生活水平的提高具有重要作用。然而石油資源并不是取之不盡,用之不竭的,隨著勘探開發(fā)程度的加深,開采難度會(huì)逐步加大,因此提高石油采收率不僅是石油工業(yè)界,而且是整個(gè)工業(yè)界普遍關(guān)心的問題。基于此,探討油田采油技術(shù)意義重大。
1.三次采油技術(shù)綜述
按照油田開采方式的不同,石油開采技術(shù)可以分為一次采油,即原始底層壓力采油;二次采油,利用注水平衡的壓力進(jìn)行采油;三次采油,即用化學(xué)的物質(zhì)來改善油、氣、水及巖石相互之間的性能開采出更多的石油,稱為三次采油。三次采油采取物理――化學(xué)方法,改變流體的性質(zhì)、相態(tài)和改變氣――液、液――液、液――固相間界面作用,擴(kuò)大注人水的波及范圍以提高驅(qū)油效率,從而再一次大幅度提高采收率。
一次采油是指依靠油藏的天然能量自噴采油的方式,這種方式最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),但采收率也很低;二次采油是指在油藏能量不足的情況下,通過注水來補(bǔ)充地層能量,從而增加原油采出量的方法,與一次采油相比,二次采油投資增加,技術(shù)也變得復(fù)雜,但是采收率也比一次采油能提高15%-20%;三次采油是針對(duì)二次采油后期,由于注水使得含水達(dá)到一定程度,不能再進(jìn)行注水開發(fā)油藏的情況下所進(jìn)行的一種強(qiáng)化采油技術(shù),一般有注化學(xué)劑、氣體、熱采和微生物等方式。
三次采油技術(shù)提高了原油采收率的主要原理是:是通過注入水中的化學(xué)試劑,來大幅度降低油水接口張力,增加注入水的粘度,從而降低油水流度比,提高滲透率,擴(kuò)大油層宏觀和微觀波及體積,進(jìn)一步驅(qū)替水驅(qū)殘余油,大幅度降低剩余油飽和度,提高驅(qū)油效率和原油采收率。
2.采油技術(shù)的機(jī)理分析
三次采油技術(shù)方法眾多,依據(jù)油層開采特點(diǎn)的不同,世界范圍內(nèi)廣泛使用的三次采油技術(shù)主要有四種:①化學(xué)驅(qū);②熱力驅(qū);③氣驅(qū);④微生物驅(qū)。
2.1 化學(xué)驅(qū)分類。化學(xué)驅(qū)被廣泛應(yīng)用在稀油油藏的開采中。根據(jù)所使用化學(xué)方法的不同,化學(xué)驅(qū)也可以分為幾種類型,常見的有堿驅(qū)、聚合物驅(qū)和ASP驅(qū)油法。原油中含有石油酸,如果使用堿,就可以讓二者發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這樣就可以生成表面活性劑,通過其可以改變油水界面的張力,并能夠達(dá)到驅(qū)油的目的。也就是所謂的堿驅(qū)。在原油采收中,如果能增大水的波及系數(shù),那么也可以提高采油采收率。而通過聚合物驅(qū)可以輕松實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),也就是所謂的聚合物驅(qū)。此外,在采油中,怎樣能夠降低成本,實(shí)現(xiàn)低投入、高采收一直是研究的重點(diǎn)。利用ASP驅(qū)油法可以讓堿和聚合物以及表面活性劑之間產(chǎn)生增效性與互補(bǔ)性,這樣也來就可以提高復(fù)配增效率,可以達(dá)到降低成本的目的。
2.2 熱力驅(qū)。熱力驅(qū)其機(jī)理是可以增大油藏的溫度,這樣就可以降低原油的粘度,采用熱力驅(qū)油法時(shí),熱量產(chǎn)生的地點(diǎn)不同,一種是將熱流體由地面經(jīng)井筒注入到油層中,一種是熱量產(chǎn)生于油層內(nèi)部,以火燒油法為典型代表,其將熱流體連續(xù)的從某些井注入油層內(nèi),然后從其他油井產(chǎn)油。熱力驅(qū)法不但能減小流動(dòng)阻力,而且還能提供驅(qū)油動(dòng)力。
2.3 氣驅(qū)。注氣法主要針對(duì)高含水油藏、非均質(zhì)油藏以及不適合熱采的重質(zhì)油藏,在這些油藏中注入二氧化碳來達(dá)到采油的目的。二氧化碳采油技術(shù)的原理是向地層中注入反應(yīng)溶液,使其在油藏條件下充分反應(yīng)而釋放出二氧化碳?xì)怏w,二氧化碳溶解于原油之中,降低原油黏度,從而達(dá)到提高原油采收率的目的。
2.4 微生物驅(qū)。法利用微生物來增大原油采收率可大大提高油田原油產(chǎn)量,并能起到減緩腐蝕和控制原油硫含量等目的,對(duì)優(yōu)化地層滲透率,減緩水錐和氣錐等現(xiàn)象具有重要顯著作用。近年來,微生物法發(fā)展很快,已成為化學(xué)法、熱力法、注氣法后的第四大提高原油采收率的方法。微生物驅(qū)油技術(shù)未來發(fā)展方向主要體現(xiàn)在三方面:①微生物調(diào)剖驅(qū)油;②激活油藏微生物驅(qū);③激活油藏微生物驅(qū)。
3.三次采油技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
目前,我國(guó)石油進(jìn)口額逐年增加。三次采油技術(shù)雖然反正迅速,但是還極不成熟。繼續(xù)對(duì)三次采油技術(shù)深入研究,提高我國(guó)的原油采收率,從而降低石油進(jìn)口額,促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此,進(jìn)一步加大對(duì)提高采收率的新技術(shù)的研究是勢(shì)在必行的。ASP三元復(fù)合驅(qū)油效率高,成本低,具有廣泛的應(yīng)用前景,是三次采油技術(shù)的發(fā)展方向之一。應(yīng)重點(diǎn)從兩方面進(jìn)行研究:一是從驅(qū)油原理上進(jìn)一步探索,二是要研制開發(fā)廉價(jià)高效表面活性劑,提高采收率,降低成本。生物表面活性劑是微生物在代謝過程中的產(chǎn)物,包括糖脂、脂蛋白、中性類脂衍生物等,這些微生物有較強(qiáng)的表面活性,能大幅度降低油水界面張力,從而提高采收率。所以微生物驅(qū)油法也是三次采油法的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。MD膜驅(qū)法是以水溶液為傳遞介質(zhì),通過MD膜驅(qū)劑分子作用于巖石表面,從而來來提高原油采收率和驅(qū)油效率。這也是未來研究深挖的采油方法之一。二氧化碳本身的物理化學(xué)特性,決定了利用二氧化碳驅(qū)油可以降低原油界面張力,減少阻力;降低原油粘度,使原油體積膨脹;萃取和汽化原油中的輕質(zhì)烴;壓力下降造成溶解氣驅(qū);酸化解堵作用;由于二氧化碳比一般烴類氣體易溶于水,而且其在原油中的溶解度大于其在水中的溶解,二氧化碳可以從水溶液中轉(zhuǎn)溶于原油中。以上特性決定了利用二氧化碳進(jìn)行驅(qū)油,也是未來的研究方向之一。
4.結(jié)語
結(jié)語綜上所述,三次采油技術(shù)是目前世界上應(yīng)用比較廣泛的采油技術(shù),通過對(duì)不同機(jī)理地三次采油技術(shù)的分析,我們可以清晰地看到不同技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)當(dāng)前原有資源緊張的現(xiàn)狀,必須要加大對(duì)三次采油技術(shù)的研究,必須要挖掘其優(yōu)點(diǎn),并改善其技術(shù)缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)高效采油。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊海龍,卓興家. 三次采油技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].內(nèi)蒙古石油化工,2010,(22).
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