生物表面活性剂及其复配体系在三次采油中的应用

表面活性剂具有良好的驱油效果,是应用最广泛的化学驱油剂之一,但在应用中存在不足:表面活性剂在地层中的降解和吸附损失较大,导致使用成本高;表面活性剂在高温高盐条件下会失去活性。与不可降解的化学表面活性剂相比,生物表面活性剂因具有低毒或无毒、可生物降解、表面活性优异、环境相容性及稳定性好等优点,在三次采油中有良好的应用潜力。本文首先对生物表面活性剂进行分类并简述常用生物表面活性剂的性能;其次详细阐述了单一生物表面活性剂、多种生物表面活性剂、生物表面活性剂与化学表面活性剂复配、生物表面活性剂与纳米材料复配驱油在三次采油应用方面的研究进展;最后对生物表面活性剂在三次采油中的发展趋势进行展望。

具有降解原油和产生生物表面活性剂双功能菌株的特性

从高盐含油废水中分离出一株产生物表面活性剂的菌株YY-1,通过形态学、生理生化特性和16S r RNA序列分析,该菌属于希瓦氏菌属(Shewanella sp.).Shewanella sp.YY-1分泌生物表面活性剂的临界胶束浓度为700mg/L,表面张力为30.76mN/m,且在较宽的盐度(10~100g/L),温度(25~100℃),pH值(2~10)范围内均表现出良好的化学稳定性.通过薄层色谱、傅立叶红外光谱和气相色谱-质谱分析,生物表面活性剂被鉴定为磷脂类.将菌株Shewanella sp.YY-1应用于原油废水的生物修复中,表现出良好的降解效果,对原油中短链烷烃(C8~C10),中链烷烃(C11~C20),长链烷烃(C21~C44)的去除率可达74.70%,96.68%,99.42%.本研究为生物表面活性剂产生菌在原油废水的生物修复提供优质的菌种来源和理论依据.

脂肽类生物表面活性剂用于提高原油采收率的研究进展

生物表面活性剂表面活性强,乳化性能好,抗菌抗氧化活性强,稳定性高,且生物选择性好,环境友好性强。其中,脂肽类生物表面活性剂性能突出,是三次采油中化学表面活性剂的良好替代品。根据肽链氨基酸是否连接成环,可将脂肽类生物表面活性剂分为环状脂肽和线形脂肽。亲水肽链不同种类氨基酸与排列顺序、疏水碳链长度及其支链位置不同,形成的脂肽结构与生物活性不同。脂肽类生物表面活性剂提高原油采收率的机理为:高效降低油水界面张力、促进原油乳化形成大尺寸胶束,改变储层岩石润湿性、降低水相相对渗透率等。脂肽类生物表面活性剂用于原油开采的室内实验和矿场试验结果表明,脂肽类生物驱油体系在获得与化学驱相当的提高采收率效果的同时可以有效降低驱油剂成本,证实了其适用于提高原油采收率的可行性。但脂肽在上游合成高产途径、下游低成本提纯工艺以及实际油藏中的地层适应性尚不明确,限制了脂肽类生物表面活性剂在油田的商业化推广。

生物表面活性剂资源化处理含油污泥研究进展

生物表面活性以其可降解性、环境相容性、低毒甚至无毒性得以在资源化处理方面展现巨大潜力。对比了常规处理方法的优缺点,综述了生物表面活性剂资源化处理含油污泥的技术发展,包括单一/复配处理,新型生物表面活性剂处理,与纳米颗粒/生物燃料电池结合处理等技术,在此基础上展望了生物表面活性剂处理技术未来的发展方向,以期对未来的研究提供一些帮助。

糖脂类生物表面活性剂的泡沫性能

以酸式结构为主的槐糖脂(HA)、内酯式结构为主的槐糖脂(HL)和鼠李糖脂为研究对象,对比三者在不同物理化学条件下的泡沫性能,并考察其与氨基酸表面活性剂椰油酰氨基丙酸钠(ACS)的协同发泡作用。槐糖脂单独使用时初始泡沫高度较低,其中HA略优于HL,受pH和水硬度影响不显著。复配ACS时,槐糖脂可提高泡沫高度的稳定性,增加每平方毫米的气泡个数,使泡沫更加绵密,其中HL的改善效果更为突出。鼠李糖脂的初始泡沫高度高于槐糖脂;pH和水硬度对其影响不显著。鼠李糖脂在复配ACS时也可提高泡沫高度的稳定性。槐糖脂和鼠李糖脂均可根据实际需求应用于清洁类产品中,起到改善产品泡沫性能的作用。

生物表面活性剂强化城镇污泥水解液提高生物脱氮性能的探究

为强化生物反硝化脱氮效率,在中温条件下开展了生物表面活性剂烷基多苷(APG)强化污泥厌氧发酵水解液提高生物脱氮的探究。结果表明,APG的最佳剂量为0.15 g/g(以固体含量计),挥发性脂肪酸和溶解性COD的最大产量分别为3415 mg/L和4289 mg/L。发酵液作补充碳源能提高生物脱氮工艺内COD和总氮(TN)的去除效率分别至94.2%~96.3%和94.2%~95.3%,显著高于空白和乙酸盐作补充碳源组别。发酵液能影响生物脱氮污泥特征,提高污泥内有机质含量,挥发性悬浮固体(VSS)/总悬浮固体(TSS)提高至0.69~0.75,而降低胞外聚合物(EPS)的含量至58.5~64.2 mg/g。发酵液提高了活性污泥内微生物的丰度和多样性,与生物脱氮相关微生物Proteobacteria、Chloroflexi和Bacteroidetes的相对丰度分别提高至31.2%、24.3%和18.5%。本研究结果为污泥的资源化利用和强化生物脱氮提供了一定的理论依据。

土壤多环芳烃污染生物表面活性剂强化修复的研究进展

主要针对生物表面活性剂强化降解多环芳烃(PAHs)污染土壤的生物修复技术进行综述。介绍了PAHs的污染现状及毒性效应,对生物表面活性剂的来源与分类进行了总结,重点从生物表面活性剂强化微生物修复技术、植物修复技术、微生物-植物联合修复技术三个方面介绍了近年来PAHs生物修复技术的最新研究进展,讨论了生物和非生物因素对强化生物降解PAHs的影响,分析了生物表面活性剂强化PAHs降解机理以及目前存在的技术缺陷和瓶颈,并指出今后的研究方向。

微生物表面活性剂强化煤层注水润湿特性研究

为提高煤层注水润湿效果,通过菌株活化培养、响应面优化发酵条件、表面活性素提取、以及润湿特性与微观结构分析,探讨微生物表面活性剂强化煤层注水润湿性能。研究结果表明:响应面法优化后,表面活性素产量提升45%。在临界胶束浓度下,表面活性素和十二烷基苯磺酸钠溶液的表面张力及接触角较为接近,但表面活性素用量仅是十二烷基苯磺酸钠的3.17%;单位时间内表面活性素溶液在固-液界面处形成的表面活性剂分子数量最多,表面活性和扩散性较好,与煤之间吸附效果最好。经表面活性素溶液润湿后,煤的-OH、C-O等亲水性含氧官能团大幅增多,颗粒之间黏附团聚作用明显。研究结果可为微生物表面活性剂强化煤层注水润湿性能提供参考。

生物表面活性剂介导的纳米银合成、表征及抗菌效果评价

纳米银(Ag NPs)具有很强的抗菌活性,广泛应用于医疗医药行业。生物表面活性剂作为化学表面活性剂的良好替代品在NPs合成中作为分散剂,具有绿色环保的特点。采用从油田分离的Brevibacillus borstelensis发酵产脂肽类生物表面活性剂,作为分散剂和稳定剂,合成Ag NPs。利用紫外可见光谱、激光粒度仪、傅立叶变换红外光谱、X射线衍射分析和透射电子显微镜等对合成的Ag NPs进行了分析表征,并考虑了与表面活性剂的协同作用进行了杀菌抑菌评价。结果表明合成的Ag NPs分散稳定性良好,平均粒径为23 nm,且对Bacillus alkalitelluris(革兰氏阳性菌)和Escherichia coli DH5α(革兰氏阴性菌)具有较强的抗菌活性。扫描电子显微镜分析,表明纳米银对细菌细胞膜具有强大破坏作用,验证了Ag NPs对细菌的抗菌机制为膜的损伤和胞内物质外泄导致的细菌死亡。脂肽生物表面活性剂介导合成的Ag NPs具有良好的抗菌活性,是一种潜在的高效抗菌材料。

生物表面活性剂的研究进展及工业应用

生物表面活性剂是由微生物代谢时产生的一种具有表面活性的化学物质,同时含有亲水和疏水部分。生物表面活性剂具有降低液体、固体和气体不同界面间表面张力的能力,并表现出乳化、润湿、分散、增溶、去污等多种特性。此外,它在抗黏附和抗菌活性方面也具有显著的潜力。与化学表面活性剂相比,生物表面活性剂具有表面活性高、耐盐耐酸、毒性低、生物兼容性好、可生物降解等优点,在食品、石油、环境、制药、农业、化妆品、洗涤剂等行业均有良好的应用前景。该文介绍了生物表面活性剂的分类和物理化学性质,并讨论了不同的表征技术及其在各个领域的应用。

赢创推出生物表面活性剂REWOFERM■ RL 100

赢创推出可持续鼠李糖脂产品REWOFERM■ RL 100,REWOFERM■ RL 100采用可再生原料生产,可完全生物降解,并具有优异的清洁性能。这是继在斯洛伐克斥资数亿欧元兴建全新的生物表面活性剂工厂之后,赢创在生物表面活性剂方面的进一步举措。赢创位于斯洛伐克的新工厂将满足新增的鼠李糖脂生产需求,该工厂预计在2023年底完工。作为一种生物表面活性剂,鼠李糖脂以欧洲玉米为来源的糖为主要原料,通过可持续的发酵工艺生产。

赢创推出生物表面活性剂REWOFERM■ RL 100开启清洁新时代

赢创推出可持续鼠李糖脂产品REWOFERM■ RL 100,从而满足清洁市场对低排放、低环境影响产品的需求,助力循环经济发展。REWOFERM■ RL 100采用可再生原料生产,可完全生物降解,并具有优异的清洁性能。这是继在斯洛伐克斥资数亿欧元兴建全新的生物表面活性剂工厂之后,赢创在生物表面活性剂方面的进一步举措。赢创位于斯洛伐克的新工厂将满足新增的鼠李糖脂生产需求,该工厂预计在2023年底完工。凭借卓越的产品品质与专利生产工艺,赢创鼠李糖脂在市场上独具优势。

堆肥微生物产生的生物表面活性剂的提纯表征

从堆肥中筛选产生生物表面活性剂的菌种,然后对筛选得到的菌种于适宜条件下进行发酵培养,得到生物表面活性剂.同时对生物表面活性剂发酵液进行萃取、柱层析等一系列的分离提纯,得到较纯的生物表面活性剂及一种较好的提纯生物表面活性剂的方法,然后采用液质联用对提纯的生物表面活性剂进行表征,结果表明该堆肥中产生生物表面活性剂的主要菌种为铜绿假单胞菌,其产生的生物表面活性剂为鼠李糖脂.

微生物表面活性剂的生产和潜在生物技术应用(待续)

微生物表面活性剂是两亲分子,其由亲水部分和疏水部分组成。根据其分子量的不同,可将其分为生物乳化剂和生物表面活性剂2大类。微生物表面活性剂根据其化学性质和制备所用的生物体的不同分成很多种类。这些生物分子由包括真菌、细菌和酵母在内的各类微生物所制备。其生产受到底物类型、发酵工艺和微生物菌株的显著影响。由于微生物固有的多功能特性和各种合成能力,微生物表面活性剂在很多工业和生物医学应用中比化学合成的表面活性剂更受青睐,包括生物修复(治理)、采油、作为洗衣粉配方成分,食品和化妆品行业中的乳液稳定剂。作为一种有前途的、具有广泛功能的生物分子,本文对微生物表面活性剂的生产及其在生物技术中的应用进行了综述。

生物表面活性剂产生菌的筛选

从１０００份土壤和水等样品中，经富集培养、血平板分离、摇瓶培养和排油活性测定等方法筛选出１０株能产生各种生物表面活性剂的菌株（包括细菌，酵母和霉菌）。其中一株细菌产海藻糖脂，一株细菌产鼠李糖脂，两株细菌分别产长碳链不饱和脂肪酸和壬二酸。

生物表面活性剂鼠李糖脂对水体中石油烃降解的促进作用

从被含油废水污染的土壤中筛选得到4株能利用柴油为唯一碳源生长的杆菌(X1,X2,X3和X4),经鉴定,这4株菌分别属于沙雷铁氏菌属(Serratiasp.)、不动菌属(Acinetobactersp.)、芽孢杆菌属(Bacillussp.)和氮单胞菌属(Azomonassp.).其中,菌株X4于32℃摇床培养28d后对柴油的降解率达62%,而在相同条件下,添加生物表面活性剂鼠李糖脂后柴油的降解率提高了26%.平板菌落计数结果表明,鼠李糖脂能促进菌的生长,生物量明显增多.对菌株降解反应的动力学研究进一步验证了鼠李糖脂对菌株X4降解石油烃的促进作用,添加了鼠李糖脂的样品组比对照组的半衰期缩短了近1倍.通过设计正交实验,本文研究了培养温度、培养时间、鼠李糖脂的添加量及石油烃的浓度等主要环境因子对水体中石油烃降解的影响.实验结果表明,影响水体中石油烃降解的主导因子是培养时间,其次是培养温度、石油烃的浓度和鼠李糖脂的添加量.

生物表面活性剂的合成与提取研究进展

生物表面活性剂 (Biosurfactant)是由微生物产生的具有高表面活性的生物分子。相对于化学合成的表面活性剂 ,生物表面活性剂对生态系统的毒性较低 ,且可生物降解。因此 ,生物表面活性剂开始应用于环境污染治理的各个方面。文中从生物表面活性剂生产菌的筛选、培养基的优化及生物表面活性剂的提取等方面对近年来生物表面活性剂的研究进展进行了总结 。

生物表面活性剂在农业废物好氧堆肥中的应用

以稻草秸秆和麸皮为堆肥原料,本实验室制取的鼠李糖脂为促进剂,进行了控温条件下堆肥一次发酵的实验研究.堆肥采用好氧静态堆肥技术,含水率控制在60%~70%,通气量采用时间控制方式,发酵周期18d.实验分析了堆肥过程中有机质、pH值、水溶性有机碳、微生物种群密度、半纤维素酶活、羧甲基纤维素酶活、半纤维素和纤维素含量等指标随时间的变化特征.实验结果表明,堆肥过程中,实验组的有机质降解率比对照样高13·4%,水溶性有机碳的平均含量提高了2·2g/kg,同时半纤维素和纤维素的降解率分别增加了5·7%、10·7%.研究表明,添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境,增强聚合物的水合程度,促进有机质降解,从而加快堆肥进程,提高堆肥产品品质.

生物表面活性剂产生菌的筛选及表面活性剂稳定性研究

大庆油田油泥样品经富集培养,平板分离,获得52株菌.排油性实验和表面张力测定表明,菌株B22、B24、B25产生的表面活性剂表面活性稳定,表面张力较低.温度、pH和NaCl浓度实验证实,细菌B22产生的生物表面活性剂可耐受120℃高温,另2种生物表面活性剂可耐受80℃;3种细菌生物表面活性剂对pH有广泛适应性,B22 pH适应范围为4.0～13.0,B24、B25的pH适应范围为2.0～13.0;Na-Cl浓度对表面活性剂的生物活性影响不大.将3株菌的生物表面活性剂用于室内油泥处理实验,72 h石油去除率达70%以上.

生物表面活性剂和化学表面活性剂对多环芳烃蒽的生物降解作用研究

在非常高的蒽浓度下,用高效液相色谱测定了不同的表面活性剂条件下蒽高效降解菌降解蒽的情况。结果表明,使用表面活性剂能极大地促进蒽的降解,而相同条件下生物表面活性剂效果要优于化学表面活性剂。在不加表面活性剂、加入十二烷基磺酸钠、加入吐温-20及加入生物表面活性剂产生菌四种情况下,经过6d的降解,蒽的浓度分别从250μg·mL-1降至214,199.2,138.7和114.8μg·mL-1,分别降解了36,50.4,111.3和135.2μg·mL-1,显示了极强的降蒽能力。说明使用单一的降解菌效果不太明显,将蒽降解菌和产表面活性剂产生菌接合构成一个混合菌群使用时,效果非常明显。