許多化學合成表面活性劑由于難降解、有毒及在生態系統中的積累等性質而破壞生態環境,相比之下,生物表面活性劑則由于易生物降解、對生態環境無毒等特性而更適合于環境工程中污染治理。如:在廢水處理工藝中可作為浮選捕收劑與帶電膠粒相吸以除去有毒金屬離子,修復受有機物和重金屬污染的場地等。
采用發酵法生產時,生物表面活性劑的種類、產量主要取決于生產菌的種類、生長階段,碳基質的性質,培養基中N、P?和金屬離子Mg2+、Fe2+的濃度以及培養條件(pH、溫度、攪拌速度等)。?如Davis等在成批培養枯草芽孢桿菌時發現,在溶解氧耗盡和限氮條件下可得最大濃度(439.0?mg/L)的莎梵婷。Kitamoto等利用南極假絲酵母的休止細胞生產甘露糖赤蘚糖醇脂,對培養條件進行優化后,最高產量可達140?g/L。
發酵法生產生物表面活性劑的優點在于生產費用低、種類多樣和工藝簡便等,便于大規模工業化生產,但產物的分離純化成本較高。
與微生物發酵法相比,酶法合成的表面活性劑分子多是一些結構相對簡單的分子,但同樣具有優良的表面活性。其優點在于產物的提取費用低、次級結構改良方便、容易提純以及固定化酶可重復使用等,且酶法合成的表面活性劑可用于生產高附加值產品,如藥品組分。盡管現階段酶制劑成本較高,但通過基因工程技術增強酶的穩定性與活性,有望降低其生產成本。?
用生物法處理廢水時,重金屬離子對活性污泥中的微生物菌群常會產生抑制或毒害作用,因此,在用生物法處理含重金屬離子的廢水時須進行預處理。當前,常用氫氧化物沉淀法除去廢水中的重金屬離子,但其沉淀效率受氫氧化物溶解度的限制,應用效果不甚理想;浮選法用于廢水預處理時又常因所用浮選捕收劑在其后續處理過程中難降解(如化學合成表面活性劑十二烷基磺酸鈉),易產生二次污染而受限制,因此,有必要開發易生物降解、對環境無毒害的替代品,而生物表面活性劑恰好具有這一優勢。但是,國內外對這一方面的應用研究很少,直到最近才有報道。Zouboulis等研究了生物表面活性劑作為捕收劑除去廣泛存在于工業廢水中的兩種有毒金屬離子:Cr4+和Zn2+。結果表明,莎梵婷和地衣芽孢桿菌素在pH為4時均能很好地從廢水中分離吸附了Cr4+的αFeO(OH)或Cr4+與FeCl3?6H2O形成的螯合物,極大地提高了Cr4+(50mg/L)的去除率,幾乎可達100%;在pH為6時,莎梵婷對螯合物中的Zn2+(50mg/L)去除率高達96%,而在相同條件下,地衣芽孢桿菌素的處理效果不明顯,去除率為50%左右。