生物表面活性剂---鼠李糖脂
鼠李糖脂生物表面活性剂复合驱试验效果及认识
第25卷 增刊 大庆石油地质与开发P.G.0.D.D. 2006年8月 ・81・ 文章编号:1000—3754(2006)增-0081-02 鼠李糖脂生物表面活性剂复合驱 试验效果及认识
黄梅 (大庆油田有限责任公司第三采油厂,黑龙江大庆163l13) 摘要:小井距生物表面活性剂三元复合驱先导性矿场试验表明,将鼠李糖脂生物表面活性剂与磺酸盐 类表面活性剂复配所形成的生物表面活性剂三元复合体系与未加入生物表面活性剂的三元复合体系相 比,不仅磺酸盐类表面活性剂的用量减少1/2,注入化学剂的成本降低了30%以上,而且体系与原油 之间仍能达到10。mN/m超低界面张力值,取得中心井区提高采收率23.24个百分点,全区提高采 收率16.64个百分点的好效果。 关键词:生物表面活性剂;三元复合体系;驱油效果 中图分类号:TE357.46 文献标识码:A 试验区位于萨北油田北二区东部,采用3注4采 的四点法面积井网,平均注采井距75 m,试验目的 层葡I 4—7油层。1997年12月一1998年12月进行 化学驱4个段塞的注入,累积注入化学剂溶液64 613 m。(相当于地下孑L隙体积的0.741 PV)。 1试验区动态反映特点 1.1 注入井动态变化特点 注入复合体系初期,注入井注入压力上升较快, 油层吸入能力下降,随着复合体系的注入,注入压力 逐渐上升,油层吸入能力缓慢下降。 生物表面活性剂三元复合体系注入0.10 PV时, 3口注入井平均注入压力由水驱结束时的7.2 MPa上 升到9.3 MPa,上升了2.1 MPa,上升幅度为 29.2%。视吸水指数则由0.99 m /(MPa・d・m)降 到0.75 m。/(MPa・d・m),下降幅度为24.2%。随 着复合体系的注入,注入能力缓慢下降,视吸水指数 下降到最低值为0.59 m /(MPa・d・m),较水驱结 束时下降了40.4%,注入压力上升到最高值为10.37 MPa(仍比油层破裂压力12.9 MPa低2.53 MPa)。 1.2采出井动态变化特点 1.2.1 含水大幅度下降,产油量上升 当生物表面活性剂三元复合体系注入0.1 1 PV 时,采油井含水开始陆续下降,当化学剂段塞注入 0.45 PV时,含水降至最低值为61.0%,较见效前含 水下降了34.5%,日增油46 t,达到见效高峰期。全 区累积增油7 154 t,提高采收率16.64%。其中中心 井511井效果更为突出,当复合体系注入0.11 PV 时,开始见效,注入0.23 PV时,含水降至82,4%, 日增油7 t,注入0.48 PV,含水下降到最低值为 60.3%,与见效前相比下降了35.5个百分点,日增 油12 t,含水在50%~80%稳定了5个月。而后含水 缓慢回升。中心井累积增油2 841 t,提高采收率 23.24%。与数值模拟对比,变化趋势一致,见效时 间早于数值模拟(图1)。
鼠李糖脂对全损耗系统用油生物降解性能及润滑性能的影响
2011年38卷第4期 合成润滑材料 SYNTHl IC LUBRICANTS
DOI:10.3969/j.issn.1672-4364.2011.04.001
鼠李糖脂对全损耗系统用油
生物降解性能及润滑性能的影响
梁恺,陈波水,张楠,方建华
(重庆后勤工程学院油料应用与管理工程系,重庆401311)
摘要:考察了鼠李糖脂对全损耗系统用油生物降解性能及润滑性能的影响。鼠李糖脂可促进全损耗系统用油生 物降解,且具有一定的抗磨减摩性能。
关键词:鼠李糖脂全损耗系统用油生物降解性能润滑性能 中图分类号:TE 624.8+2 文献标识码:A 文章编号:1672-4364(2011)04-0001—03
生物表面活性物质是由微生物在代谢过程中
分泌的具有表面活性的生物分子。生物表面活性
物质的环境相容性好,易生物降解,正逐渐受到广 泛的关注。鼠李糖脂是由铜绿假单胞菌属产生的
一种糖脂类生物表面活性剂,是一种环境友好型的
生物制剂…。由于鼠李糖脂具备乳化、破乳、消泡、
洗涤、分散、絮凝、抗静电和润滑等多种功能 j,已
广泛应用于石油工业、生物医疗、环境工程等各个
方面 一 。
当前发展环境友好润滑剂已成为全球性的共
识,而良好的生物降解性是环境友好润滑剂最重要 的标志之一 J。矿物润滑油是当前应用最广泛的
润滑剂,但矿物润滑油生物降解性差,在环境中滞 留时间长,易造成环境污染 J,因此提高矿物润滑
油的生物降解性能具有重要的现实意义。
目前国内外对生物表面活性剂用于润滑油添 加剂鲜有报道,选用鼠李糖脂生物表面活性剂为添
加剂,通过考察鼠李糖脂对以精制矿物油为基础油
的全损耗系统用油L—AN15生物降解性及抗磨减
摩性的影响,研究了鼠李糖脂作为环境友好润滑油 添加剂的可行性。
1实验部分
1.1鼠李糖脂的提纯
实验采用的鼠李糖脂为浙江省湖州紫金生物 科技有限公司的产品,纯度为80%,经提纯后,最
终得到棕黄色粘稠膏状物质即为鼠李糖脂 。
鼠李糖脂的提取与纯化
鼠李糖脂的提取与纯化:用1mol/LNaOH调培养48h发酵液(发酵时间待定)的pH值至8.0后8000r/min离心10min除菌体,上清液用36%HCl调pH值至2.0,然后以V(上清液):V(氯仿):V(甲醇)=3:2:1萃取15min,静置分层,收集下层液用旋转蒸发仪(50℃)浓缩至50ml,溶剂自然挥发干后即得纯鼠李糖脂。将鼠李糖脂溶于0.05mol/LNaHCO3溶液中得鼠李糖脂溶液[1]。
之前的这种提取方法可以得到纯的鼠李糖脂。
关于发酵液中鼠李糖脂的含量检测。有文献提到用电喷雾质谱ESI-MS来检测鼠李糖脂的含量。还有一种主要用分光光度计和标准曲线的方法来做。如下:
一、 材料、仪器及方法
鼠李糖、苯酚、浓硫酸、尿素、Na2HPO4、KI~P04、Mgs04·7H20、CaC12·2H20均为国产分析纯。紫外可见分光光度仪。
鼠李糖标准母液的配制:取鼠李糖于105 ℃烘干至衡重,精确称取25 mg溶于250 mL容量瓶中,蒸馏水定容,摇匀即得0.10 g/L鼠李糖标准母液。
苯酚溶液的配制:苯酚用水浴加热后溶解,称取100 g,加铝片0.10 g,氢氧化钠0.05 g,蒸馏收集182 ℃的馏分。取馏出液6.00 g,加水100 mL,置于棕色瓶中,备用。
样品的测定:种子培养基接种生物表面活性剂产生菌LY4,发酵16 h,此时菌株处于对数生长中后期,以此时的发酵液作为种子液。接种量5%,200 r/min~240 r/min,发酵周期为2 d。将发酵液过滤除去过量的植物油(与他用的培养基有关,其中添加了植物油),准确移取滤液0.5 mL稀释至100.0 mL,取2.0 mL稀释液(按鼠李糖标准曲线绘制中的方法显色)于482 nln处测其吸光度值,同时以蒸馏水作对照,由回归方程得鼠李糖的含量,鼠李糖的含量乘以相关系数3即为鼠李糖脂的产量。
二、 鼠李糖标准曲线的绘制
分别移取鼠李糖标准母液2.5 mL、5.0 mL、7.5 mL、 10.0 mL、 12.5 mL、
鼠李糖脂生物表面活性剂及其在石油污染修复中的应用
第36卷第l2期 201 1年12月 环境科学与管理 ENVIRONMENTAL SCIENCE AND M^NAGEM哐NT VoL.36 No.12 Dec.2011
文章编号:1674-6139(201 1)12—0073—04
鼠李糖脂生物表面活性剂及其在
石油污染修复中的应用
曲良
(中海石油环保服务(天津)有限公司,天津300452)
摘要:文章综述了鼠李糖脂生物表面活性剂的研究进展包括其化学结构、产生茵及其发酵影响因素,特别讨论了鼠李 糖脂在石油污染修复中的应用,并对未来鼠李糖脂发酵工艺中低成本生产原料的筛选开发和对其使用所造成的环境影 响进行评价的研究方向进行了展望。 关键词:鼠李糖脂;石油污染;修复 中图分类号:X171.5 文献标识码:A
Research Progress of Rhamn.olipid Biosurfactant and Its Applications in Oil Spill Remediation
QuLiang
(China Offshore Environmental Service(Tianjin)Co.,Ltd.,Tanggu 300452,China)
Abstract:This study comprehensively reviewed the research progress of rhamnolipid biosurfactant,including chemical structures, physical properties,biosynthesis and application of rhamnolipids in oil spill remediation.Moreover,the further directions for selection and research of low cost substrates in Rhamnolipid fermentation technology and its impacts on the environment were discussed. Key words:rhamnolipids;oil spill;remediation
表面活性剂在石油污染土壤修复中的应用—以鼠李糖脂为例
表面活性剂在石油污染土壤修复中的应用—以鼠李糖脂为例
摘要:鼠李糖脂是由微生物等产生的具有表面活性的天然物质,有环境兼容性和易于生物降解等特点,物理化学性质接近或优于人工合成表面活性剂,应用前景广阔。文章综述了石油污染对土壤理化性质产生的影响,以鼠李糖脂为例阐述了其在石油污染土壤修复中的应用,对可能存在的问题进行了展望。
关键词:石油;土壤;鼠李糖脂
1 石油污染对土壤理化性质的影响
石油是一种主要由烃类化合物组成的复杂混合物,含有少量的O、N、S等元素,其中多环芳烃(PAHs)和苯系物具有毒性,对人和动物有较大的危害。石油在开采、炼制、运输和使用过程中,会有大量的原油和石油制品抛洒或泄漏,造成土壤和地下水污染。
由于石油的粘度较高,石油进入土壤后,会显著改变土壤的理化性质,使土壤颗粒聚合成较为致密的片层状或团状结构体,降低土壤的孔隙度,增加土壤的渗透阻力和疏水性;土壤有机质、有机碳含量和水溶性有机碳含量增加;土壤可提取腐殖质含量和胡敏酸(HA)含量下降,胡敏素(HM)含量增加;土壤氧化还原电位下降等。
2 石油污染土壤修复方法
石油污染土壤的修复方法主要有物理处理、化学处理和生物处理,其中生物修复技术应用广泛。细菌和真菌是石油烃的主要降解者,它们在土壤中的生长状态、数量和活性对石油的降解有重要作用。在石油污染土壤中,石油烃类是微生物可以利用的碳源,N、P、S等其他营养物是限制微生物活性的重要因素,表面活性剂有较大影响。物理、化学和生物联合修复、菌种筛选及修复机理是重点研究的方向。
3 鼠李糖脂在石油污染土壤中的应用
3.1 鼠李糖脂的结构与性能
目前研究较多的是由假单胞菌产生的鼠李糖脂。铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)可利用不同的碳源生成鼠李糖脂,亲水基团一般由1--2分子鼠李糖构成,憎水基团则由1—2个不同碳链长度的饱和或不饱和脂肪酸构成。在生物合成过程中,这些基团之间可能相互连接而生成多种化学结构相近的同系物。研究表明,发酵产物中一般含有四种主要的鼠李糖脂,如表1所示。
生物-非离子型表面活性剂对土壤石油污染的清除
生物-非离子型表面活性剂对土壤石油污染的清除
龙绛雪;傅海燕;高攀峰;李岱霖;陈振兴
【摘 要】为了研究鼠李糖脂与化学型表面活性剂复配体系清除土壤石油污染的效果,以吐温和司盘系列非离子型表面活性剂为研究对象,通过动态接触角测量仪测定各单组分的胶束浓度,进而考察鼠李糖脂浸膏与4种非离子型表面活性剂的最佳复配比例,并对其模拟石油污染土壤的清除石油效果及影响因素进行评价.结果表明,二元复配的非离子型表面活性剂体系比单一组分的清除石油效果好,添加少量的鼠李糖脂可大幅度降低复配体系的表面张力,清除石油效果明显提高.当0.3 g/L鼠李糖脂与4.0 g/L司盘60复配、固液比为1∶20(m/V,g∶mL),水浴为70℃时,复配体系对石油的去除率达到79.64%,2次清洗对石油的去除率可提高到82.91%.
【期刊名称】《湖北农业科学》
【年(卷),期】2014(053)006
【总页数】5页(P1277-1280,1326)
【关键词】鼠李糖脂;发酵浸膏;非离子型表面活性剂;复配体系;去油效率
【作 者】龙绛雪;傅海燕;高攀峰;李岱霖;陈振兴
【作者单位】厦门理工学院环境科学与工程学院,厦门 361024;厦门理工学院环境科学与工程学院,厦门 361024;厦门理工学院环境科学与工程学院,厦门 361024;厦门理工学院环境科学与工程学院,厦门 361024;厦门理工学院环境科学与工程学院,厦门 361024
【正文语种】中 文 【中图分类】TE357.46
随着经济的发展,中国对石油产品的需求骤增,由此带来的石油污染问题尤其是土壤污染问题日益严重。石油污染会严重影响土地的使用功能,导致植被破坏和生态变异、农作物代谢过程紊乱、水体严重污染等环境问题,进而影响人体健康[1,2]。石油污染场地的土壤修复已成为中国当前环境领域研究的热点和亟待解决的重大环境问题之一[3]。鼠李糖脂是由铜绿假单胞菌代谢产生的生物表面活性剂[4],具有更强的表面润湿性和增溶效果,能形成较低的油水界面张力体系[5],提高原油采收率[6],有效地促进烷烃的生物降解且环境友好[7],从而修复石油污染土壤。鼠李糖脂与其他表面活性剂复配得到的混合溶液通常能获得比单一表面活性剂溶液更加良好的清除石油的效应[8-10]。本研究通过鼠李糖脂浸膏与非离子型表面活性剂吐温60、吐温80、司盘60、司盘80的复配,利用表面张力仪测定其混合胶束浓度,从而得到最佳复配比,并将其对模拟石油污染土壤的清除效果及影响因素进行了考察,以期为鼠李糖脂复配试剂在石油污染土壤中的修复应用提供依据和参考。
鼠李糖脂在生态农业中的应用
鼠李糖脂在生态农业中的应用
一、鼠李糖脂简介
1.1 鼠李糖脂的来源
鼠李糖脂通常是由铜绿假单胞菌在一定培养条件下,通过生物发酵的方法产
生的具有表面活性的糖脂类产物[1]。1949年,Jarvis和Johnson最早对使用铜绿
假单胞菌(Pseudomonas spp.)生产鼠李糖脂进行了报道[2]。目前,人们通常采
用假单胞菌(Pseudomonas spp.)发酵生产鼠李糖脂。发酵法的关键是首先筛选
出性能优良的高产菌株,然后再进行培养条件的优化来提高产量、降低成本。培
养基中的碳源是决定生物表面活性剂产量和结构的重要因素。鼠李糖脂在菌株培
养中生产的限制条件是发酵过程中累积的次级代谢产物,这些限制条件不包括碳
源,而氮源和磷则会限制鼠李糖脂的生产[3]。鼠李糖脂发酵的关键首先是能筛选
或者构建出鼠李糖脂产量高的菌株,然后再对合适的生产菌株的发酵的各种条件
进行优化,从而达到高产量低成本的目标。条件优化主要从碳源、氮源、无机盐
离子以及pH、温度等方面来进行[4] 。
目前主要通过代谢工程和基因工程方法来提高鼠李糖脂产量,这些策略的主
要目的是:(a)不使用化学消泡剂获得高浓度的鼠李糖脂;(b)利用可再生资源生
产鼠李糖脂,降低生产底物成本;(c)控制生产过程中的其他产物,获得单一的
鼠李糖脂而不是混合物;(d)建立鼠李糖脂的非致病性生产菌株;(e)寻常基础材
料生物催化鼠李糖脂的生产[5]。实际工业生产中,鼠李糖脂生产条件的优化主要
是通过添加脂肪酸、生产菌株随机突变、控制发酵pH值、控制底物摄取量和运
用Tween-80及Triton X-100提高鼠李糖脂的产量。之前有研究者将鼠李糖基转
移酶复合物I(Rh1AB)在相对较安全的生产宿主恶臭假单胞菌KT2440中异源表
达,但是产量提高的很少[6]。可以通过构建工程菌株提高鼠李糖脂产量,之前有
研究证明自转运酯酶参与了细胞膜的形成和运动,也参与了脂类的运输,当敲除
自转运酯酶基因,鼠李糖脂产量明显降低,由此可知,自转运酯酶也参与了鼠李
鼠李糖脂应用场景
鼠李糖脂应用场景
石油上应用
鼠李糖脂是一种天然生物表面活性剂,它可以提高原油开采率、优化管道输送和改善储罐清洗。发酵得到的鼠李糖脂与其他生物聚合物复配,可以建立新的生物驱油体系,显著提高采收率。鼠李糖脂构成的新型环保纳米片,可以在高温高盐条件下提高低渗透油藏的采收率。
提高石油开采率
采用鼠李糖脂可以改善水、油及岩石之间的作用关系,达到提高原油采收率的目的。鼠李糖脂可以降低石油与岩石的亲和力,减少石油在驱油过程中的流动阻力,提高石油的可动性和开采率。同时,鼠李糖脂还可以在水驱过程中优化驱替相图,增强驱油效果。物理模拟实验表明,鼠李糖脂可以使原油开采率显著提高。
新的李糖脂生物驱油体系
通过发酵法获得鼠李糖脂后,与其他生物聚合物如黄原胶复配,可以建立新的生物驱油体系。5%鼠李糖脂发酵液的生物复合体系可使采收率达到17.4%,表明在微生物采油领域有良好应用前景。
鼠李糖脂-二硫化钼纳米片提高低渗透油藏
鼠李糖脂-二硫化钼纳米片是一种新型环保生物两性纳米片,可以在高温高盐条件下提高低渗透油藏的采收率。0.005wt%的超低浓度纳米流体可以在天然岩心上观察到25.3%的额外采油量。其机理是通过原油乳化、改善润湿性、降低界面张力和产生结构分离压力等。
作为原油管道减阻剂和降粘剂
鼠李糖脂可以溶解在有机溶剂中,然后添加到原油,用作原油管道的减阻剂和降粘剂。100-1000ppm的鼠李糖脂可以使管道阻力下降20-50%,100-9000ppm的鼠李糖脂可以使原油粘度下降10-90%以上。
罐底油泥的洗脱
发酵鼠李糖脂液可以提高储油罐罐底油泥中原油的回收率,实现对罐底油泥的有效洗脱。鼠李糖脂液可以使溶液表面张力达到0.037N/m,显示出很好的表面活性作用。
作为抗结蜡添加剂,在石油炼化过程中鼠李糖脂可以降低某些石油馏分的凝固点,防止在低温下析出固体蜡质,从而提高石油的低温流动性和抗结蜡性能。这在燃料油和润滑油方面具有重要作用。
鼠李糖脂资料
表面活性剂综述
皂素(saponin)
烷基多苷(Alkyl polyglucosides)
表面活性剂:
表面活性剂是一类集亲水基和憎水基于一体,可显著降低溶剂的表面张力或液一液界面张力的一类化合物。其分子结构一般包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。通常,表面活性剂分子的两个部分的基团是不对称的。此种结构上的两亲特点,决定了表面活性剂的许多物理化学性质,是产生表面活性的内在原因。
不仅具有很高的活性,即在水中加入很少量就能使水的表面张力大幅度地降低,而且还具有独特的渗透;润湿和反润湿(防水、防油);乳化和破乳:发泡和消泡;洗涤、分散与絮凝,抗静电,润滑和加溶等应用性能。从广义上讲,可将表面活性剂称为这样一类物质即在加入很少量时就能明显改变体系的界面性质和状态的物质。
表面活性剂的化学结构特点:
表面活性剂是由性质不同的两部份组成。一部份是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团,另一部份为亲水疏油的极性基。这两部份分别处于表面活性剂分子的两端,为不对称结构。因此表面活性剂分子结构的特性是一种既亲油又亲水的两亲分子。它不仅能防止油水相排斥,而且具有把两相连接起来的功能。
表面活性剂的分类: 按表面活性剂有水溶液中能否解离,分为离子型与非离子型表面活性剂。而离子型表面活性剂又按产生电荷的性质分为阴离子、阳离子型和两性离子型;
按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;前者占多数,但后者日益重要,只是其品种不多。
按分子量分类,可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂,在103一104称为中分子量表面活性剂及分子量大于102一103者称为低分子量表面活性剂。
还有按表面活性剂的功能来进行分类的。有表面张力降低剂、渗透剂、润湿剂、乳化剂、增溶剂、消泡剂等。
表面活性剂的性质:
表面活性剂的两亲特性使其能定向地吸附于两相界面上,亲水基一端朝向水相,疏水基一端朝向油相,从而降低了水溶液的表面张力或油水界面张力。表面活性剂在界面上吸附越多,界面张力降低得越多。表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液浓度增大而增多,当表面活性剂浓度达到或超过某一数值后,表面吸附量不再增加。此时溶液中的表面活性剂分子会从单体缔合为胶态聚集物,即形成胶束。胶束内部是由表面活性剂憎水基形成的疏水性内核;胶束外部是由亲水基组成的外壳。表面活性剂在溶液中形成胶束时的浓度称为临界胶束浓度(Critical
鼠李糖脂综合知识1
鼠李糖脂综合知识
一、简介
鼠李糖脂是由假单胞菌或伯克氏菌类产生的一种生物代谢性质的生物表面活性剂。
鼠李糖脂在生物表面活性剂中研究时间最长、应用技术最为成熟。
鼠李糖脂在土壤、水体和植物中都自然存在。
鼠李糖脂属于一种糖脂类的阴离子表面活性剂。
二、研究发展历史
1、1947年, F.G.Jarvis和M.J.Johnson第一次发现、分离和描述了鼠李糖脂。
2、1949年,“Aglycolipide produced by
Pseudomonasaeruginosa《一种由铜绿假单胞菌制成的糖脂》”在The Journal of the American Chemical Society(美国化学学会)杂志上发表。从此鼠李糖脂开始走进人们的视野。
3、1970年,Norman Shaw对已知资源做了总结,建立了细菌糖脂结构,70年代人们对鼠李糖脂在制药及产生它们的细菌方面做了更多的研究。
5、上世纪90年代,Goran Piljac博士(医学博士,兽医)和他妻子Visnja Piljac博士领导的小组,通对铜绿假单胞菌及代谢产物鼠李糖脂的研究,发现这个细菌显示出一些能够清理油污的迹象。
6、自1990年起,基于Piljacs的工作,研究人员在鼠李糖脂医学应用中有了巨大的进展,取得了成功,获得了几项专利。克罗地亚的临床经验证明,该菌及代谢产物对于牛皮癣、烧伤处理留下的慢性伤口的局部处理,有持久和显著的疗效。这项技术目前被Biomedical,Inc.的 Paradigm拥有。
三、结构式
四、产品性状
指标 发酵液 膏状品 粉状品 高纯品
外观 米黄色液体 黄褐色粘稠膏体 米黄色粉末 深棕色粘稠膏体
含量 30-50g/L 80-180g/L 45-60% ≥90%
PH值 5-6 5-6 5-6 5-6
溶解性(水) 易溶 易溶 可溶(搅拌) 可溶(碱性条件)
表面张力 30-35 30-35 30-35 30-35
