含蛋白质水处理剂研究

1. 工业水处理剂怎么使用，有什么要求

阻垢剂阻垢剂是一类能阻止水中致垢盐类在设备表面沉积的物质。一般认为，阻垢剂起阻垢作用是因为它对水中金属离子有螯合作用、对微晶有吸附分散作用和晶格畸变作用。

阻垢剂研究进展概述

经过半个多世纪的发展，阻垢剂的研究开发和应用已取得一定的成果。近年来，阻垢剂的品种丰富多样，在工业水处理及环保要求的推动下，阻垢剂朝着多功能、高效、环保的方向发展:

阻垢剂分类及研究现状

有机膦酸盐类有机多元膦酸盐是目前国内外产量最大、应用最广的水处理剂，具有良好的化学稳定性、耐高温性，用量少、具缓蚀作用。此外，有机多元磷酸盐对钙、镁、锌、铁等许多金属离子具有优异的螯合能力，故大量用于水处理中。

氨基三甲叉膦酸不易水解，耐高温，低毒或无毒，对碳酸盐的防垢效果特别好，且具有一定的缓蚀性能，可作为硬度大、矿化度高、水质条件恶劣等用水系统的阻垢剂，如工业循环冷却水、油田注水、印染用水等。

亚磷酸(或三氯化磷)与铵盐、甲醛在酸性介质中一步合成的反应式如下该方法具有原料易得、合成方法简单、成本低和产品质量稳定等优点，适合工业化生产。乙二胺四甲叉膦酸乙二胺四甲叉膦酸能与铁、铜、锌、铝、钙、镁等离子中的)
个或多个金属离子螯合，形成立体结构的双环或多环螯合物可分散于水中，使水垢的正常结晶破坏，有效地抑制各种盐垢的生成。34$%&
化学稳定性好，在高含量时还具有缓蚀性能，可作为工业循环冷却水、锅炉用水、电厂循环水及印染行业的阻垢缓蚀剂

多氨基多醚基甲叉膦酸进入上世纪70
年代，以多氨基多醚基甲叉膦酸为代表的新型含醚有机膦酸的发展颇引人关注，由于醚键的引入使有机膦性能有了突破性进展。具有很好的钙容忍度和优异的阻垢、分散性能，它是作为优异的碳酸钙阻垢剂引入冷却水领域的。它也可以有效地控制硅垢的形成，且具有良好的对金属离子如锌、锰和铁的稳定性。业已在国外的石化、电力、油田等部门得到应用聚合物类阻垢剂聚合物阻垢剂具有阻垢效果好、热稳定性高、用量少等优点，被广泛应用于石化、化肥、电力等冷却水系统。聚合物阻垢剂经历了天然高分子聚合物、均聚物、二元及多元共聚物、环境友好聚合物的发展历程。由于羧基是阻碳酸钙、硫酸钙垢的主要官能团，而羟基、酰胺基等有利于阻磷酸钙垢，磺酸基能有效分散金属氧化物、稳定锌和有机磷酸。因此人们利用具有不同官能团的单体或它们的不同配比，共聚成具有多种水处理功能的共聚物，从而陆续开发出了一系列二元、三元甚至四元共聚物’
羧酸类聚合物阻垢剂羧酸类聚合物阻垢剂是丙烯酸(##)、马来酸或马来酸酐，在引发剂作用下，通过均聚或与其他单体共聚形成的一类水溶性高分子化合物。该类阻垢剂中的羧基官能团对等离子具有较强的螯合能力，不仅有分散、凝聚作用，还能在无机垢结晶过程中干扰晶格的正常排列，从而起到阻垢作用

丙烯酸丙烯酸甲酯共聚物开发成功，奠定了我国水溶性聚合物水处理剂的基础。崔小明等以水为溶剂，过硫酸铵为引发剂丙烯酰胺基.甲基丙磺酸等为原料，合成了三元共聚物。试验结果表明，该共聚物不仅具有优异的抑制碳酸钙垢、磷酸钙垢，稳定锌盐和分散氧化铁的性能，而且还具有较好的缓蚀性能，是一种性能优异的水质稳定剂，可广泛应用于钢铁、冶金、化肥、石油化工等行业的工业循环冷却水以及锅炉、油田注水。李效红等以%#、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯为单体，过硫酸铵为引发剂，合成的三元共聚物，阻碳酸钙垢的效率在药剂用量为膦基羧酸聚合物阻垢剂有机膦酸和聚羧酸是工业水处理中较为常用的水处理剂。但随着工业处理及环保要求的提高，综合了有机膦酸和聚羧酸两者优点，具有多项水处理功能的膦基羧酸聚合物正逐步发展。

国内对膦基聚羧酸的开发始于上世纪7" 年代初。纪永亮、王丽蓉、刁月明各自先后合成了含膦丙烯酸>
丙烯酸羟内酯二元共聚物、膦基聚丙烯酸、膦酸化马来酸共聚物，为今后膦基聚羧酸的开发研制奠定了基础’何焕杰等对膦基羧酸共聚物的阻垢及分散性能进行了研究’结果表明该共聚物对碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙和氢氧化锌的阻垢性能，或与有机膦酸和羧酸聚合物相近，或更优，且对氧化铁有较好的分散作用，是一种综合性能较好的多功能阻垢分散剂。何焕杰等合成了含膦丙烯磺酸钠共聚物结果表明，该共聚物不仅具有优良阻碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙垢的性能，而且还具有较好的稳定锌离子和分散氧化铁能力，是一种综合性能较好的水质稳定剂。崔小明等合成的含膦丙烯酸，除在低含量抑制碳酸钙垢的能力稍差于二元共聚物，在抑制磷酸钙垢、稳定锌盐和分散氧化铁等方面均优于含磺酸基团的聚合物阻垢剂羧酸类均聚物阻垢剂在高钙、高?8
值条件下会产生难溶的钙凝胶，有机膦酸阻垢剂在磷系、锌系配方处理系统中会产生磷酸钙垢和锌垢。而含磺酸基团的聚合物阻垢剂，则能有效防止钙凝胶的生成，对盐垢，特别是对磷酸钙垢和铁垢有良好的抑制作用，且能有效地分散颗粒物，能稳定金属离子和有机膦酸。国内在#$
世纪A$
年代初开发磺酸类共聚物阻垢剂成功。马志等以水为溶剂、过硫酸铵为引发剂合成了三元共聚物.荆国华等以水为溶剂，过氧化物为引发剂合成了三元共聚物。孙哲等以水为溶剂，采用过硫酸铵E
次磷酸盐为引发体系，合成了; 共聚物即膦酰基羧酸，该共聚物有优良的阻碳酸钙和磷酸钙垢，并具有一定的缓蚀能力。夏明珠等以;;，;=.>
等为原料，合成了一种含膦基、羧基和磺酸基的共聚物，该聚合物含磷量低，对碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐、及锌盐沉积具有优良的阻垢作用，且具有较好的分散氧化铁、二氧化硅等的性能。

缓蚀剂在整个水处理化学品中，缓蚀剂所占的分额最大，经过半个世纪的研究开发，主要形成了无机缓蚀剂(磷酸盐、锌盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、铬酸盐等)和有机缓蚀剂(有机膦酸盐类、有机羧酸类及含磷共聚物类等)。由于自身缺陷的存在，水处理缓蚀剂从最初的铬酸盐、聚磷酸盐到有机膦酸盐;从高磷、含金属的配方到低磷、全有机配方;从单一配方到复合配方，显示出水处理缓蚀剂正朝着多品种、高效率、低毒性等方向发展。近几年来，国内外研究学者不断研究开发出新品种、新配方。有机膦酸类是阴极型缓蚀剂，是目前研究最多的一个系列;有机膦羧酸共聚物同时含有膦酰基和羧基，兼具有阻垢、分散、缓蚀性能。该系列已形成后期开发应用的水处理剂。

分子中同时引入基团和基团，因此具有独特的缓蚀阻垢性能。其缓蚀效果、耐氧化性均优于等第一代产品，且稳定性能高，并具有优异的稳定锌离子作用。国外传统的合成.@5&;
的方法涉及到剧毒的氰化物，对环境造成二次污染，且工艺路线复杂，反应条件苛刻。国内殷德宏等以亚磷酸二乙酯与顺丁烯二酸二乙酯以及丙烯酸乙酯为原料，在强碱性催化条件下，用一步法合成.@5&;。该反应条件温和、工艺流程简单、无毒;
化学稳定性好，不易分解成正磷酸盐。同时它能在水中形成金属保护膜，有效防止金属腐蚀，与相比，缓蚀能力大大提高。它能适用于软水、低硬度水，毒性低，相溶性好，与L4#
M复配增效作用明显。8.;
是目前缓蚀性能最好的膦系产品。国外合成过程因涉及到剧毒的氰化物，易造成环境污染;且工艺路线复杂，反应条件苛刻。殷德宏等以二烷基亚磷酸酯与乙醛酸为原料B "J
C，经一步反应得到8.;。

合成路线为：该反应条件温和，生产操作易控制，无毒，产品化学稳定性好，不易水解，不易被酸碱所破坏，使用含量低，缓蚀效果好。#" $
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年代开发的一种大分子有机膦酸。其结构特点是，将具有缓蚀性能的膦酰基和具有阻垢分散性能的羧基、酯基和磺酸基等官能团，通过自由基共聚反应引入到同一分子中，是一种兼具阻垢和缓蚀的多功能的低磷水处理化学品，同时也是一种有效的锌盐稳定性。目前，将膦酰基团引入到羧酸类聚合物高分子主链上有#
种方法，其中以不饱和有机磷酸为基本单体，辅助其他不饱和羧酸或不饱和磺酸单体通过自由基共聚反应而得的方法较常用B "N C。#" %
共聚物缓蚀剂人们发现某些共聚物不但具有阻垢分散作用，而且还具有缓蚀作用，因此近年来国外大力研究共聚物缓蚀剂，以代替无机磷酸盐、锌盐、有机磷酸盐或磷酸酯等缓蚀剂，用于配制不含有机磷的全有机配方。如粟田公司的马来酸#
戊烯共聚物、不饱和酚# 不饱和磺酸和不饱和羧酸共聚物;片山公司的聚烷撑二醇丙烯醚# 不饱和羧酸共聚物。

除以上所述新型缓蚀剂外，还有氨基磷酸、烷基环氧羧酸酯、无磷钨系缓蚀剂、有机硅缓蚀剂等。!
环境友好水处理剂在使用各种性能良好的水处理剂过程中，人们发现其对环境的污染却不可避免。比如，有机磷酸中磷的排放易产生富营养化，破坏生态平衡;铬酸盐、亚硝酸盐等无机缓蚀剂具有较大的毒性;在某些水处理剂制备过程中使用的原料(如氰化物等)含有毒性，也在一定程度上限制了水处理剂的开发及应用。因此，研制开发性能良好且环境友好水处理剂是目前的研究热门。

环境友好水处理剂又称绿色水处理剂，是指制备过程清洁，使用过程对人体健康和环境无毒性，并可生物降解成对环境无害物质的一类新型水处理剂。目前主要有烷基环氧羧酸盐($%&)、聚天冬氨酸型(’$(’)和聚环氧琥珀酸型(’%($)。!"
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’$(’聚天冬氨酸是近年来受海洋动物代谢启发而研制开发的一种生物高分子，具有优异的阻垢分散性能和良好的生物可降解性，是目前公认的绿色聚合物和水处理剂的更新换代产品。’$(’
的制备通常是先由原料合成中间体聚琥珀酰亚胺(’())，然后将中间体在酸或碱的催化作用下，进行水解生成聚天冬氨酸(盐)，最后经酸化、分离提纯后即得到纯化的’$(’*
+, -。其中制备中间体’() 是合成’$(’ 的关键。赵柱等发明了一种氨基磺酸和有机碱改性的聚天冬氨酸钠或钾* ".
-，由该方法得到的改性聚天冬氨酸钠(钾)药剂易配制，生产成本较低，具有优良的缓蚀和阻垢性能。陆柱等发明了一种以无毒、无刺激性的聚天冬氨酸为主要的阻垢成分* "+
-，以不产生公害的钨酸盐为缓蚀成分，再加入柠檬酸钠、苯并三氮唑、锌盐等辅助成分，充分利用各组分间的协同效应，得到一种具有缓蚀和阻垢作用的多功能复合水处理剂。!"
$ ’%($’%($
是一种无磷、非氮且具有良好的生物降解性的绿色水处理剂，具有很强的抗碱性，在高钙、高硬度水中，其阻垢性能明显优于常用的有机磷酸类阻垢剂。聚环氧琥珀酸的制备通常以/$
为原料，水解生成马来酸盐，再以钨酸钠为催化剂，在过氧化氢中把马来酸盐环氧化成环氧琥珀酸盐，然后将环氧琥珀酸盐甲酯化或乙酯化，在无溶液体系或惰性溶剂体系中开环聚合、水解，得到聚环氧琥珀酸。其合成反应式如下*
"" -。熊蓉春等以马来酸酐为原料，以过氧化物催化剂(&01 $)和钒系催化剂(&01 2)进行环氧化反应，以稀土催化剂3&01
&4进行聚合，得到聚环氧琥珀酸*"5-。该阻垢剂具有用量少、阻垢性能好、适用范围广等优点。!" !
$%&烷基环氧羧酸盐是一种无毒、耐氯、耐温和优良的阻碳酸钙垢性能的无磷绿色水处理剂。$%&
阻碳酸钙垢性能优于磷酸盐，对卤素稳定，钙容忍度较高，且对67(89)"是一种有效的沉积抑制剂*"! -。%
絮凝剂絮凝剂主要用于饮用水、城市污水、工业废水和工艺水处理， 其中造纸工业的絮凝剂用量约占!.:。按化学成分的不同，絮凝剂主要可分为"
大类，无机絮凝剂和有机絮凝剂。%" #
无机絮凝剂无机低分子絮凝剂主要包括铝盐(如硫酸铝、氯化铝)和铁盐(如硫酸亚铁、三氯化铁)。无机低分子絮凝剂聚集速度慢，形成的絮状物小，腐蚀性强，在某些场合净水效果不理想。无机高分子絮凝剂既有吸附脱稳作用，又可发挥桥联和卷扫絮凝作用，其生产及应用正得以迅速发展。无机高分子絮凝剂品种多样，见表"*
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无机高分子絮凝剂种类及名称类型名称阳离子型聚合氯化铝聚合硫酸铝聚合磷酸铝聚合氯化铁聚合硫酸铁聚合磷酸铁阴离子型活化硅酸聚合硅酸无机复合型聚合氯化铝铁聚合硅酸铝聚合硅酸铝铁聚合硫酸铝铁聚合硅酸铁聚合磷酸铝铁!"
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有机絮凝剂在近代广泛采用的水处理絮凝剂中，有机高分子絮凝剂占有重要的地位，该絮凝剂分子质量大，官能团多，具有很强的吸附架桥能力。与无机絮凝剂相比，有机高分子絮凝剂用量少，絮凝效果好，种类繁多，且产生的絮体粗大，沉降速度快，处理过程时间短，产生的污泥容易处理，已广泛地应用在制革、石油、印染、食品、化工、造纸等工业的废水处理中。有机絮凝剂一般可分为"
大类：合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子改性絮凝剂和微生物絮凝剂。合成有机高分子絮凝剂一般都是水溶性聚合物，按官能团离解后所带的电荷性质可分为阳离子型、阴离子型和非离子型。非离子型絮凝剂包括聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯。丙烯酰胺与丙烯酸盐共聚合，或聚丙烯酰胺水解，都能生成阴离子型聚丙烯酰胺。阳离子型聚合物可通过乙烯聚合、高分子反应和缩合等途径合成，分子质量比前#
者较低，絮凝效果和无机絮凝剂相似9 #:
;。人工合成有机高分子絮凝剂虽然发展迅速，但还存在着生物降解难、残留单体有毒等问题。而经改性后的天然有机高分子絮凝剂，则具有无毒、易生物降解、原料来源广泛等优点，因此显示了良好的应用前景。天然有机高分子改性絮凝剂主要包括淀粉类、纤维素类、含胶植物类、多糖类及蛋白质等类衍生物9
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;。无机和人工合成的有机高分子絮凝剂在使用过程中的不安全性和给环境造成的二次污染已引起人们的重视。而微生物絮凝剂正是一种安全、无毒、无二次污染的新型有机高分子絮凝剂，是利用生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、抽提、精制而得到。微生物絮凝剂包括机能性蛋白质和机能性多糖类物质。目前研究得比较透彻的有酱油曲霉、拟青霉属微生物、红平红球菌等，也在开发混合菌株产生的絮凝剂

2. 常见水处理药剂及种类（水处理剂的应用领域）

水处理剂的应用领域

它的应用领域涉及工业用水、市政/饮用水处理、污水废水处理以及海水淡化。

在工业用水领域中，主要是应用于工业循环水处理和工业锅炉水处理。

工业循环水处理使用的药剂主要有阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、清洗剂、预膜剂等。

工业锅炉水处理的常用方法有锅外水处理和锅内水处理，使用的药剂主要有：缓蚀阻垢剂、除氧剂、给水降碱剂、离子交换剂、再生剂、软化剂、碱度调节剂、清垢剂等。

市政/饮用水处理涉及到的水处理药剂一般有：杀菌灭藻剂、絮凝剂、缓蚀剂等。

污水处理涉及到的水处理药剂一般有絮凝剂、污泥脱水剂、消泡剂、螯合剂、脱色剂等。

海水淡化的主流技术包括蒸馏法和膜法。膜在运用中很容易被堵塞，所以需要在水中添加阻垢缓释剂、清洁剂、絮凝剂、阻垢分散剂等药剂。而蒸馏法容易产生锅垢从而降低蒸发效率，可以向原水中加入聚磷酸盐、有机磷酸，膦基聚羧酸等进行水质软化，对钙，镁离子以及其他金属离子螯合作用使其不易沉淀，阻止水垢的形成。

水处理药剂的种类

水处理剂包括絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂、涣散剂、清洗剂、预膜剂、消泡剂、脱色剂、螯合剂、除氧剂及离子交流树脂等。

1、关于絮凝剂

大家只要记住3点，第一点是絮凝剂在污水处理领域中主要是用来强化固液分离的。第二点是可以使用投加助凝剂的方法来加强絮凝效果。第三点就是絮凝剂是最便宜而又高效的除磷方法。

2、关于助凝剂

只要记住2点，第一点是助凝剂的作用是调节或改善混凝条件；第二点是它可以加大矾花粒度、密度和结实性。

3、缓蚀阻垢剂

缓蚀阻垢剂顾名思义就是缓解锅炉等循环用水设备结垢、腐蚀的一种水处理药剂。该药剂由碱性物质和有机复配而成，加入了缓蚀剂，防止受热面被腐蚀。药剂中的碱性物质，在锅炉内通过化学反应，与水中的钙、镁盐类物质发生反应生成水渣，沉淀后通过排污功能排出锅炉外，降低水中钙、镁离子浓度，使锅炉内不生成水垢。

4、清洗剂

清洗剂是一种能溶解渗透液的挥发性溶剂，用于去除被检工件表面上多余的渗透液。有些清洗剂特别设计专用于清除金属氢氧化物、碳酸钙和其他类似的附着在聚酰胺、聚砜和薄膜组分膜表面的垢。在清洗剂使用前要检查清洗罐，管路和保安过滤器以及安装新的滤芯。

5、杀菌剂

杀菌剂主要是消灭细菌、微生物等有害细菌的一种药剂。在国际上，通常是作为防治各类病原微生物的药剂总称。

常见技术：

1）杀菌、消毒：水的消毒方法可分为化学和物理的两种。物理消毒方法有加热法、紫外线法、超声波等法；化学方法有加氯法、臭氧法、重金属离子法以及其他氧化剂法等。

2）磁化：利用磁场效应对于水的处理作用，称为水的磁化处理。

3）精密过滤技术: 用特殊材料制成的微孔滤芯、滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤芯、滤膜而被去除截留。精密过滤能够过滤微米级（μm）或纳米级(nm)的微粒和细菌。在水的深度处理中应用也十分广泛。

4）超过滤技术: 超过滤是一种薄膜分离技术。就是在一定压力下（压力为0.07-0.7Mpa，最高不超过1.05Mpa），水在膜面上流动，水与溶解盐在和其他电解质是微小的颗粒，能够渗透超滤膜，而分子量大的颗粒和胶体物质就被超滤膜所阻挡，从而使水中的部分微粒得到分离的技术。超滤膜的孔径是由一定分子量的物质进行截留试验测定的，并以分子量的数值来表示的。

5）臭氧：是一种在常温下呈蓝色、有特殊的鱼腥味的气体，分子式为O3。臭氧具有极强的氧化性。臭氧可是细菌、真菌等菌体的蛋白质氧化、变性，使电解质失去作用，可杀灭细菌繁殖体和芽胞、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌菌毒素，可以清除和杀灭空气中、水中、食物中的有毒物质和细菌，可除异味，广泛应用于食品生产的消毒、灭菌等工序中。

臭氧在消毒、灭菌过程中仅产生无毒的氧化物，多余的臭氧最终还原为氧，在被消毒物品上不存在残留物，可直接用于食品的消毒灭菌。

6）离子交换: 所谓离子交换，就是水中的离子和离子交换树脂上的离子，所进行的等电荷反应。用H+型阳离子交换树脂HR和水中Na+交换反应过程为例：HR+Na+=Na++H+。从上式可知：在离子交换反应中，水中的阳离子（如Na）被转移到树脂上去了，而离子交换树脂上的一个可交换的H转入水中。Na从水中转移到树脂上的过程是离子的置换过程。而树脂上的H交换到水中的过程称游离过程。因此，由于游离和置换过程的结果，使得Na和H互换位置，这一变化，就称为离子交换。

7）紫外线:汞灯在点燃时，能够放射出波长为1400nm-4900nm的紫外线（1nm=10-10m），这种光线能穿透细菌的细胞壁，杀死微生物，达到消毒杀菌目的。紫外线波长在2600nm左右效果最好。

紫外线消毒主要应用于处理量小的饮用水方面。它的特点是：杀生能力强，接触时间短；设备简单，操作管理方便，处理后的水无色、无味、无中毒的危害；不会增加像氯气杀毒时出现的氯离子。

8）吸附净水技术: 主要指活性炭等具有吸附能力的物质吸附技术。这里只就活性炭的一些特点，做简要介绍：活性炭广泛应用于生活饮用水及食品工业、化工、电力等工业用水的净化、脱氢、除油和去臭等。通常，能够去除63%-86%胶体物质；50%左右的铁；以及47%-60%的有机物质。

常见水处理药剂

1、聚合氯化铝

聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂，由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。

特点：

1）絮凝体成型快，活性好，过滤性好。

2）不需加碱性助剂，如遇潮解，其效果不变。

3）适应PH值宽，适应性强，用途广泛。

4）处理过的水中盐份少。

5）能除去重金属及放射性物质对水的污染。

6）有效成份高，便于储存，运输。

作用：

1）水中胶体物质的强烈电中和作用。

2）水解产物对水中悬浮物的优良架桥吸附作用。

3）对溶解性物质的选择性吸附作用。

用途：

1）城市给排水净化：河流水、水库水、地下水。

2）工业给水净化。

3）城市污水处理。

4）工业废水和废渣中有用物质的回收、促进洗煤废水中煤粉的沉降、淀粉制造业中淀粉的回收。

5）各种工业废水处理：印染废水、皮革废水、含氟废水、重金属废水、含油废水、造纸废水、洗煤废水、矿山废水、酿造废水、冶金废水、肉类加工废水f、污水处理。

6）造纸施胶

7）糖液精制

8）铸造成型

9）布匹防皱

10）催化剂载体

11）医药精制

12）水泥速凝

13）化妆品原料

2、聚合硫酸铁

聚合硫酸铁形态性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%（重量）的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。

聚合硫酸铁与其他无机絮凝剂相比具有以下特点：

1）新型、优质、高效铁盐类无机高分子絮凝剂；

2）混凝性能优良，矾花密实，沉降速度快；

3）净水效果优良，水质好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，亦无铁离子的水相转移，无毒，无害，安全可靠；

4）除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金属离子等功效显著；

5）适应水体PH值范围宽为4-11，最佳PH值范围为6-9，净化后原水的PH值与总碱度变化幅度小，对处理设备腐蚀性小；

6）对微污染、含藻类、低温低浊原水净化处理效果显著，对高浊度原水净化效果尤佳；

7）投药量少，成本低廉，处理费用可节省20%-50%。

3、聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺(PAM)为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的磨擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。

阳离子聚丙烯酰胺使用注意事项：

1）絮团的大小：絮团太小会影响排水的速度，絮团太大会使絮团约束较多水而降低泥饼干度。经过选择聚丙烯酰胺的分子量能够调整絮团的大小。

2）污泥特性：第一点理解污泥的来源，特性以及成分，所占比重。依据性质的不同，污泥可分为有机和无机污泥两种。阳离子聚丙烯酰胺用于处置有机污泥，相对的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂用于无机污泥，碱性很强时用阳离子聚丙烯酰胺，而酸性很强时不宜用阴离子聚丙烯酰胺，固含量高时污泥通常聚丙烯酰胺的用量也大。

3）絮团强度：絮团在剪切作用下应坚持稳定而不破碎。进步聚丙烯酰胺分子量或者选择适宜的分子构造有助于进步絮团稳定性。

4）聚丙烯酰胺的离子度：针对脱水的污泥，可用不同离子度的絮凝剂经过先做小试停止挑选，选出最佳适宜的聚丙烯酰胺，这样即能够获得最佳絮凝剂效果，又可使加药量最少，节约本钱。

5）聚丙烯酰胺的溶解：溶解良好才干发充沛发挥絮凝作用。有时需求加快溶解速度，这时可思索进步聚丙烯酰胺溶液的浓度。

应用范围：

1）在造纸过程中作助留剂，补强剂。

2）水处理中作助凝剂、絮凝剂、污泥脱水剂。

3）石油钻采中作降水剂，驱油剂。

4）PAM还广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、粘结、成膜、生物医学材料等方面。

4、无机絮凝剂硫酸铝

适用的pH值范围与原水的硬度有关，处理软水时，适宜pH值为5～6.6，处理中硬水时，适宜pH值为6.6～7.2，处理高硬水，适宜pH值为7.2～7.8。硫酸铝适用的水温范围是20oC～40oC，低于10oC时混凝效果很差。硫酸铝的腐蚀性较小、使用方便，但水解反应慢，需要消耗一定的碱量。

5、无机絮凝剂三氯化铁

无机絮凝剂三氧化铁是另一种常用的无机低分子凝聚剂，产品有固体的黑褐色结晶体，也有较高浓度的液体。其具有易溶于水，矾花大而重，沉淀性能好，对温度、水质及pH的适应范围宽等优点。三氯化铁的适用pH值范围是9～11，形成的絮体密度大，容易沉淀，低温或高浊度时效果仍很好。固体三氯化铁具有强烈的吸水性，腐蚀性较强，易腐蚀设备，对溶解和投加设备的防腐要求较高，具有刺激性气味，操作条件较差。

3. 大豆蛋白废水处理选用哪种聚丙烯酰胺好絮凝剂

首信化工为您解答大豆蛋白废水处理如何选用絮凝剂：
大豆蛋专白废水处理属常用到的水处理药剂有聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PFS)、首信聚丙烯酰胺等。用到的聚丙烯酰胺型号一般为阳离子聚丙烯酰胺。这些药剂相互配合，可以高效的对大豆蛋白废水中的杂质、污染物进行混凝净化，较大程度的为后期的生物处理单元降低负荷。

4. 求一篇水处理药剂论文

先去知网下载，研究下别人怎么写的，从中提炼出来自己的东西就可以了，不会找的话，可以去我空间里看下论文的查找步骤

5. 城镇污水的处理可否用化学混凝发

化学混凝发成本太高
人工湿地最经济
一般是除砂-生物曝气-沉淀-排放

6. 孙波的代表性成果

1、国家自然科学基金项目：脱除中药中重金属的仿生材料的设计、合成及作用机理研究 2010.1-2012.12，35万元，负责人；
2、天津市科委科技型中小企业创新基金：环保型二氢茉莉酮酸甲酯 2008.10-2010.9，45万元，负责人（共同）；
3、天津市教委高等学校科技发展基金项目：烷基糖苷（APG）合成工艺及产品的开发研究 1998.4-2000.3，1.5万元，负责人；
4、天津市教委高等学校科技发展基金项目：聚天冬氨酸及其衍生物的合成及应用研究 2000.4-2002.12，1.5万元，负责人；
5、企业横向课题：用发酵法生产十三碳二元酸工艺废水的处理及中试放大，2007.9-2009.9，6万元，负责人；
6、天津市应用基础及前沿技术研究计划(自然科学基金一般项目)：仿生分离技术在脱除中药内重金属的应用研究（12JCYBJC13700），2012.4-2015.3，10万元，第二 孙波，米镇涛，邵仕香，欧阳杰，安钢．微波法合成聚天冬氨酸水凝胶及其对Pb2+的吸附性能．石油化工，2004，33(12)：1168-1172（Ei:05038797929）
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2、孙波，牛力华，吴新世，安钢．发明专利：一种脱除水溶液中微量镉的方法
3、孙波，牛力华，张立兵，安钢，吴新世．发明专利：一种脱除水溶液中微量砷的方法
4、孙波，王博威，方叶明，安钢．发明专利：一种仿生材料的制备方法
5、孙波，高志国，沈润，刘保芬，李建铁．发明专利：一种生产2-亚烷基环戊酮的方法
6、孙波，高志国，沈润，贺昌荣．发明专利：一种改进的生产2-亚烷基脂环酮的方法
7、孙波，安钢，吴新世，米镇涛．发明专利：制备巯基聚天冬氨酸与壳聚糖共聚物的方法与用途
8、孙波，米镇涛，安钢，吴新世．发明专利：制备聚天冬氨酸与壳聚糖共聚物的方法
9、孙波，方叶明，王博威，孙永跃，吴新世，安钢．发明专利：制备聚天冬氨酸或其衍生物、壳聚糖和钙磷化合物的复合材料的方法
10、沈润，孙波，张得光，刘玉喜．发明专利：发酵法生产长链二元酸工艺的废水深度处理方法
11、孙波，安钢，欧阳杰，米镇涛．发明专利：水介质法制备聚天门冬氨酸重金属吸附树脂的方法
12、孙波，王正阳，张春雪，吴新世．发明专利：一种采用仿生催化体系生产2-亚烷基脂环酮的方法
13、孙波，张立兵，牛力华，安钢，吴新世．发明专利：一种脱除水溶液中微量汞的方法
14、孙波，杜倩，安钢，吴新世，张春雪．发明专利：一种脱除水溶液中微量铜的方法
15、孙波，杜倩，安钢，吴新世．发明专利：一种脱除水溶液中微量锰的方法

7. 蛋白酶在污水处理中的应用

我不抄同意蛋白酶就是袭催化蛋白质分解的酶哦~
我想你说的蛋白酶就是一般的生物酶吧。大多数酶的本质是蛋白质，少部分是RNA，那种则叫做核酶。
按化学反应类型分，酶的作用一般有：氧化，转移，水解，裂合，异构，合成六大类。
不同来源的污水，其中含有的化学物质种类和含量都不同，故应明确污水类型。
一般以BOD/COD的比值来衡量污水的可生化性，>0.3者说明可生化性较好，用生物处理可以获得较好的效果。否则生物酶也是没太大用处的。
具体的内容，建议用关键字在维普或知网上搜查文献。

8. 人类能彻底消除污染吗

哈工大发明复合型生物絮凝剂 能彻底消除水污染
生物絮凝剂是一类由微生物产生的代谢产物，主要成分有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和核酸等。它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得到的处理剂，具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒、无二次污染的特点。生物絮凝剂作为一种安全无毒、絮凝活性高、无二次污染的新型絮凝剂，对人类的健康和环境保护都有很重要的现实意义。
哈尔滨工业大学市政环境工程学院环境科学与工程系马放教授、任南琪教授、王爱杰教授和杨基先副教授领导的课题组自1997年起，开展了生物絮凝剂的研究。
7年后，课题组最终解决了难题，发明了新型水处理剂——复合型生物絮凝剂，使彻底消除污染成为现实。它能去除水中的细小泥沙、生物大分子以及微生物等物质。同时，还可广泛应用于给水处理、污水处理、制药工业、食品工业。
通过探讨生物絮凝剂对松花江源水、大庆中引水厂水源水、强酸性废水、生活污水、墨汁废水、中药废水和泥浆废水的絮凝效果，证明生物絮凝剂对不同的水质都表现出很好的絮凝能力、脱色能力、除浊能力和有机物去除能力。比如，松花江源水中所含有的法特拉津、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯和硝基苯等优先控制污染物可被生物絮凝剂去除。

9. 能给我一份水处理的论文么，最好今天给我啊！

摘要：投加水处理药剂是水处理中一种常用的方法。本文以絮凝剂，杀生剂为主，介绍了它们的发展现状，使用的局限性，分析了各种主要药剂的应用前景。

1、前言

水处理剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中必需的化学药剂，通过使用这些化学药剂，可使水达到一定的质量要求。它的主要作用是控制水垢和污泥的形成、减少泡沫、减少与水接触的材料腐蚀、除去水中的悬浮固体和有毒物质、除臭脱色、软化水质等。目前由于世界各国用水量急剧增加，同时各种环保法规（水净化法）相继制定，而且要求日益严格，所以对于各类高效的水处理药剂增长很快。在我国，与日益严峻的水资源危机矛盾的是水处理药剂的生产能力很低，质量也得不到保证，所以加快我国水处理药剂这一环保材料产业的发展迫在眉睫。
水处理药剂包括絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂、分散剂、清洗剂、预膜剂、消泡剂、脱色剂、螯合剂、除氧剂及离子交换树脂等。本文将对絮凝剂和杀生剂作系统地介绍。

2、絮凝剂

絮凝技术的关键是絮凝剂的选择。絮凝剂可分为无机、有机和微生物絮凝剂。

2.1、无机絮凝剂

无机低分子絮凝剂有氯化铝、硫酸铝、硫酸铁、氯化铁等。其聚集速度慢，形成的絮状物小，腐蚀性强，在水处理过程中存在较大的问题，而逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。
无机高分子絮凝剂是在传统铝盐、铁盐的基础上发展起来的一种新型的水处理剂，价格较低廉，净水效果好。

聚合氯化铝(PAC)的混凝性能好，生成的矾花大，投药量少，效率高，沉降快，适合水质范围较宽。主要用于饮用水和工业给水的净化。同时还能用于去除水中所含的铁、锰、铬、铅等重金属，以及氟化物和水中含油等，故可用于处理多种工业废水。

聚合氯化铝铁（PAFC）是一种新型的无机高分子净水剂，产品中铝铁二者的配比是可调的，以适应不同水质的需求，已分别在石化、钢铁、煤炭工业等废水的净化处理中得到应用。结果表明，该药剂质优、价廉，是一种新型、高效、稳定的净水剂，具有广泛的应用前景。有人通过实验比较得出PAFC的净水效果稍好于PAC，但PAFC加药成本比PAC少得多。
聚合硫酸铁具有良好的絮凝和吸附作用，广泛应用于原水，饮用水、自来水、工业用水、工业废水及生活污水的处理。聚合硫酸铝(PAS)是一种使用最广的混凝剂，主要用于饮用水和工业用水的净化处理。

聚硅酸盐是在聚硅酸及传统的铝盐、铁盐基础上发展起来的。高度聚合的硅酸与金属离子一起可产生良好的混凝效果。通过把金属离子的电中和能力和聚硅酸的吸附架桥能力结合在一起，使复合产物具有较强的电中和与吸附架桥作用，达到更好的净水效果。它们的絮凝脱稳性能远超过聚硅酸和聚金属离子，同聚硅酸相比，不但提高了稳定性，且增加了电中和能力;同聚金属离子相比，则增强了粘结架桥性能。以聚合硅酸硫酸铝（PASS）、聚硅氯化铝（PASC）和硅铁复合无机高分子絮凝剂为代表的复合无机高分子絮凝剂，成功应用在给水、工业废水以及城市污水的各种流程中，现已成为主流絮凝剂。

但是，无机高分子絮凝剂的相对分子质量和粒度以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝剂差很多，且存在对进一步水解反应的不稳定性问题。

2.2有机高分子絮凝剂

与无机絮凝剂相比，合成有机高分子絮凝剂用量少，絮凝速度快，受共存盐类、介质pH及环境温度影响小，生成污泥量也少;而且有机高分子絮凝剂分子可带—COO、—NH—、SO3、—OH等亲电基团，可具链状、环状等多种结构，利于污染物进入絮体，脱色性好。一般有机絮凝剂的色度去除较无机絮凝剂高20％左右.目前应用较为广泛的是聚丙烯酰胺类。它能适应多种絮凝对象，用量少，效率高，生成的泥渣少，后处理容易。常与其它无机絮凝剂复配，如与氯化铝的复配使用。

但合成高分子絮凝剂其单体或水解、降解产物常常有毒，如聚丙烯酰胺(PAM)的单体，有神经毒性和致畸、致癌、致突变的“三致”效应。

2.3微生物絮凝剂

微生物絮凝剂是利用生物技术，从微生物或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全、高效、能自然降解的新型水处理剂，至今发现具有絮凝性的微生物已超过17种，包括霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等。它分为：

(1)直接利用微生物细胞的絮凝剂，如某些细菌、霉菌、放线菌和酵母，他们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中；

(2)利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂，如酵母细胞壁的葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质和N-乙酰葡萄糖胺等成分；

(3)利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂，微生物细胞分泌到细胞外的代谢产物是细胞的荚膜和粘液质，除水外，其主要成分为多糖及少量多肽、蛋白质、脂类及其复合物。其中多糖在某种程度上可用做絮凝剂。

迄今为止，发现的絮凝效果最好的微生物絮凝剂是红平诺卡氏菌NOC-1。可用于畜产废水处理，膨胀污泥的沉降及纸浆废水(黑液)颜料废水等有色废水的脱色，效果显著。
虽然，对微生物絮凝剂的研究屡有报道，但大多处于实验室研究阶段，未走向工业应用。我国这方面的起步较晚，目前的研究仅限于菌种筛选。

成都生物研究所分离筛选初步获得6株微生物絮凝剂产生菌，用其发酵离心上清液对造纸黑液，皮革废水，偶氮染料废水，硫化染料废水，电镀废水，彩印制板废水，石油化工废水，造币废水及蓝黑水，碳素墨水等进行的絮凝试验表明，废水固液分离效果良好，COD去除率55％—98％，悬浮物，色度、浊度去除率90％以上。

上海大学环境科学系在污水处理厂的回流污泥及底泥中分离，筛选出3株絮凝剂产生菌.该菌株所产培养液可使土壤悬液浊度去除率达99％以上，使碱性染料废水COD去除率为70％左右，色度去除为92％左右。

目前，絮凝剂正向价廉实用、无毒高效的方向发展。有机高分子絮凝剂将逐渐取代目前被广泛使用的无机絮凝剂，另一方面，微生物絮凝剂具有使用稳定性、安全性、高效性及低耗性。是当今最具发展前途的絮凝之一。所以，未来的发展不仅要开发新型廉价高效的微生物絮凝剂，还要研究微生物絮凝剂与其他絮凝剂的配合使用。已有试验表明，二者配合使用，可以互补， 不仅可以提高絮凝效率，而且还可降低投加量。

3、杀生剂

杀生剂是在循环冷却水系统中，用以杀死微生物（菌藻）以阻止其大量繁殖致使冷却水系统中的金属设备发生腐蚀及事故，影响正常运行的水处理药剂。根据杀生机制分为氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂。

3.1氧化性杀生剂

氯气是一种强氧化性杀生剂，其杀菌力强，价格低廉，使用较简单，是当今应用最广泛的杀生剂之一。但不适于碱性水处理。另外，它可能与水中有机物生成致癌物三卤甲烷，因而限制了它的应用。于是溴类、臭氧、二氧化氯相继为人们所重视。

溴类杀生剂主要有溴化钠、溴化海因、活性溴、溴化丙酰胺等。溴化丙酰胺是近年来开发出的一类氧化性杀生剂，其中2，2-二溴-3-氮川丙酰胺是一种非常有效的广谱杀生剂。随着冷却水pH值和温度的升高，它的半衰期迅速变短，对环境污染小。

臭氧具有十分优良的杀菌活性，剥离粘泥作用较强，同时还兼具缓蚀阻垢作用，用它处理循环冷却水，其浓缩倍数可达30～50。但由于成本较高，目前还未被广泛采用。
二氧化氯对细胞壁有较强的吸引和穿透能力，它对冷却水中存在的主要危害菌种如异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌等都有很好的杀灭作用。它的特点是用量少、高效、快速、药效持续时间长。如2mg/L的二氧化氯作用30s后就能杀死近100％的微生物;在pH为8.6，活菌数达71万个/ml的水中投加0.5mg/L的二氧化氯作用12h后，对异养菌的杀菌率保持在99％以上。另外，它能不受pH的影响，不与水中氨、有机胺类及酚类反应；不仅能杀死微生物，而且能分解残留的细胞结构，具有杀孢子和杀病毒的作用；适用于碱性水处理，对环境没有威胁。在我国，以前由于它的不稳定性限制了其推广应用。近年来，一些厂家已先后批量生产稳定性二氧化氯，南京某公司还推出了化学法二氧化氯发生器，其设计独特，操作简便，安全可靠。用二氧化氯取代氯气作为工业循环冷却水的杀生剂具有很多的优越性，特别是对于合成氨厂，化工厂和炼油厂的冷却水系统，由于系统中有机物和氨的含量高，需氯量大，pH值偏碱性，用二氧化氯取代氯气可以取得更好的经济、环境效益。

3.2非氧化性杀生剂

非氧化性杀生剂种类较多，应用较早的氯酚类因毒性大，易污染水体，渐渐被弃之不用。有机胺类使用也极少。

二硫氰基甲烷是使用较早的有机硫化物杀生剂。对于抑制藻类、真菌和细菌，尤其是硫酸盐还原菌十分有效。但不适宜在碱性冷却水系统中使用。

异噻唑啉酮是一类较新的有机硫化物杀生剂。该类杀生剂是通过断开细菌和藻类蛋白质的键而起杀生作用的，浓度为0.5mg/L时，即能有效地抑制冷却水系统中的藻类、真菌和细菌，具有广谱高效、作用时间长(0.5mg/L的加入量，使用5周后仍有效)、低毒、pH使用范围广、配伍性混溶性好、不起泡沫，并能阻止粘泥生成等优点。国外已广泛应用于冷却水处理中。

季铵盐杀生剂因其成本低，毒性小，且兼具缓蚀性。故得到广泛的应用，但使用中还存在易产生抗药性、费用增加，起泡，加重腐蚀等问题。鉴于此，新合成的十六烷基辛基二甲基溴化铵(168)和十六烷基癸基二甲基溴化铵(1610)两种双烷基季铵盐，改变了季铵盐的表面活性和分子稳定性，它产生的泡沫少，杀生活性也得以提高。

戊二醛具有高效广谱的杀菌灭藻作用，对生物粘泥也有一定的剥离作用。美国联合碳化物公司生产了系列戊二醛水处理杀生剂A515、A525、A530等，试验证明，A515对异养菌等具有明显的杀生作用，且药效持续时间长，72h后杀菌率仍有90％以上;它适用于碱性水处理，与磷系药剂具有良好的配伍性。武汉某公司近年推出戊二醛系列用于循环冷却水系统，效果明显。在对冷却水的推荐使用浓度下，戊二醛几乎没有毒性，它的水溶液本身会发生生物降解。随着社会环保意识的加强，戊二醛类杀生剂将大有发展前途。

开发新型杀生剂，要考虑价格、毒性，使用安全性，贮存稳定性、微生物耐药性等因素外，还应考虑杀生剂的复配间的协同效应，复配在一起，既能增强杀生能力，又能降低加药量。

4、水处理药剂的发展方向

4.1专用水处理药剂的开发

为了满足不同废水系统(如造纸废水、印染废水、食品加工废水等)的需要，专用性强，针对某一类化学物质的品种的研制与开发势在必行。

4.2多功能水处理药剂的开发

多功能水处理剂是水处理药剂研究的一个重要方面，这类新型水处理技术的出现，将开拓水处理剂的生产和应用范围，对化学法处理工业水的发展有重大的促进作用。
这方面的研究主要有：缓蚀-阻垢剂、絮凝-缓蚀剂、絮凝-杀菌剂、絮凝-杀菌-缓蚀剂、絮凝-缓蚀-阻垢剂等。

4.3绿色水处理药剂的发展

水处理药剂绿色化发展中，无毒、无害、易生物降解都是方向。最典型的绿色水处理药剂是近年来国内外开发的分散阻垢剂聚天冬氨酸（PASP）。PASP是合成的一种生物高分子。有良好的生物相溶性和可生物降解性。毒理学的研究揭示出聚天冬氨酸（PASP）无毒、无敏感或无突变的效果。

4.4高性价比的水处理药剂的开发

目前高性能的药剂价格普遍偏高，可通过寻找价廉易得的原料研制出高性能产品，也可通过加强对复配技术的研究，即添加廉价辅助剂，减少药剂的实际用量，同时保持净水效能而达降低成本的目的。

10. 蛋白质工程主要有哪些研究手段

蛋白质工程
所谓蛋白质工程，就是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。
蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。这种通过造成一个或几个碱基定点突变，以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术，称为基因定点突变技术。
蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。
目前，蛋白质工程尚未有统一的定义。一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。
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蛋白质工程的基本途径
从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的核糖核苷酸序列（RNA）→找到相对应的脱氧核糖核苷酸序列（DNA）
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【研究的核心内容】
蛋白质结构分析
蛋白质工程的核心内容之一就是收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便建立结构与功能之间关系的数据库，为蛋白质结构与功能之间关系的理论研究奠定基础。三维空间结构的测定是验证蛋白质设计的假设即证明是新结构改变了原有生物功能的必需手段。晶体学的技术在确定蛋白质结构方面有了很大发展，但是最明显的不足是需要分离出足够量的纯蛋白质（几毫克～几十毫克），制备出单晶体，然后再进行繁杂的数据收集、计算和分析。
另外，蛋白质的晶体状态与自然状态也不尽相同，在分析的时候要考虑到这个问题。核磁共振技术可以分析液态下的肽链结构，这种方法绕过了结晶、X－射线衍射成像分析等难点，直接分析自然状态下的蛋白质的结构。现代核磁共振技术已经从一维发展到三维，在计算机的辅助下，可以有效地分析并直接模拟出蛋白质的空间结构、蛋白质与辅基和底物结合的情况以及酶催化的动态机理。从某种意义上讲，核磁共振可以更有效地分析蛋白质的突变。国外有许多研究机构正在致力于研究蛋白质与核酸、酶抑制剂与蛋白质的结合情况，以开发
具有高度专一性的药用蛋白质。
结构、功能的设计和预测
根据对天然蛋白质结构与功能分析建立起来的数据库里的数据，可以预测一定氨基酸序列肽链空间结构和生物功能；反之也可以根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构。通过基因重组等实验可以直接考察分析结构与功能之间的关系；也可以通过分子动力学、分子热力学等，根据能量最低、同一位置不能同时存在两个原子等基本原则分析计算蛋白质分子的立体结构和生物功能。虽然这方面的工作尚在起步阶段，但可预见将来能建立一套完整的理论来解释结构与功能之间的关系，用以设计、预测蛋白质的结构和功能。
创造和改造
蛋白质的改造，从简单的物理、化学法到复杂的基因重组等等有多种方法。物理、化学法：对蛋白质进行变性、复性处理，修饰蛋白质侧链官能团，分割肽链，改变表面电荷分布促进蛋白质形成一定的立体构像等等；生物化学法：使用蛋白酶选择性地分割蛋白质，利用转糖苷酶、酯酶、酰酶等去除或连接不同化学基团，利用转酰胺酶使蛋白质发生胶连等等。以上方法只能对相同或相似的基团或化学键发生作用，缺乏特异性，不能针对特定的部位起作用。采用基因重组技术或人工合成DNA，不但可以改造蛋白质而且可以实现从头合成全新的蛋白质。
蛋白质是由不同氨基酸按一定顺序通过肽键连接而成的肽构成的。氨基酸序列就是蛋白质的一级结构，它决定着蛋白质的空间结构和生物功能。而氨基酸序列是由合成蛋白质的基因的DNA序列决定的，改变DNA序列就可以改变蛋白质的氨基酸序列，实现蛋白质的可调控生物合成。在确定基因序列或氨基酸序列与蛋白质功能之间关系之前，宜采用随机诱变，造成碱基对的缺失、插入或替代，这样就可以将研究目标限定在一定的区域内，从而大大减少基因分析的长度。一旦目标DNA明确以后，就可以运用定位突变等技术来进行研究。
定位突变蛋白质中的氨基酸是由基因中的三联密码决定的，只要改变其中的一个或两个就可以改变氨基酸。通常是改变某个位置的氨基酸，研究蛋白质结构、稳定性或催化特性。噬菌体M13的生活周期有二个阶段，在噬菌体粒子中其基因组为单链，侵入宿主细胞以后，通过复制以双链形式存在。将待研究的基因插入载体M13，制得单链模板，人工合成一段寡核苷酸（其中含一个或几个非配对碱基）作为引物，合成相应的互补链，用T4连接酶连接成闭环双链分子。经转染大肠杆菌，双链分子在胞内分别复制，因此就得到两种类型的噬菌斑，含错配碱基的就为突变型。再转入合适的表达系统合成突变型蛋白质。
盒式突变1985年Wells提出的一种基因修饰技术——盒式突变，一次可以在一个位点上产生 20种不同氨基酸的突变体，可以对蛋白质分子中重要氨基酸进行“饱和性”分析。利用定位突变在拟改造的氨基酸密码两侧造成两个原载体和基因上没有的内切酶切点，用该内切酶消化基因，再用合成的发生不同变化的双链DNA片段替代被消化的部分。这样一次处理就可以得到多种突变型基因。
PCR技术DNA聚合酶链式反应是应用最广泛的基因扩增技术。以研究基因为模板，用人工合成的寡核苷酸（含有一个或几个非互补的碱基）为引物，直接进行基因扩增反应，就会产生突变型基因。分离出突变型基因后，在合适的表达系统中合成突变型蛋白质。这种方法直接、快速和高效。
高突变率技术从大量的野生型背景中筛选出突变型是一项耗时、费力的工作。有两种新的突变方法具有较高的突变率：①硫代负链法：核苷酸间磷酸基的氧被硫替代后修饰物（α－（S）－dCTP）对某些内切酶有耐性，在有引物和（α－（S）－dCTP）存在下合成负链，然后用内切酶处理，结果仅在正链上产生“缺口”，用核苷酸外切酶III从3‘→5‘扩大缺口并超过负链上错配的核苷酸，在聚合酶作用下修复正链，就可以得到二条链均为突变型的基因；②UMP正链法：大肠杆菌突变株RZ1032中缺少脲嘧啶糖苷酶和UTP酶，M13在这种宿主中可以用脲嘧啶（U）替代胸腺嘧啶（T）掺入模板而不被修饰。用这种含U的模板产生的突变双链转化正常大肠杆菌，结果含U的正链被寄主降解，而突变型负链保留并复制。
蛋白质融合将编码一种蛋白质的部分基因移植到另一种蛋白质基因上或将不同蛋白质基因的片段组合在一起，经基因克隆和表达，产生出新的融合蛋白质。这种方法可以将不同蛋白质的特性集中在一种蛋白质上，显著地改变蛋白质的特性。现在研究的较多的所谓 “嵌合抗体”和“人缘化抗体”等，就是采用的这种方法。
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【实际应用】
提高蛋白质的稳定性
葡萄糖异构酶（GI）在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，朱国萍等人在确定第138位甘氨酸 (Gly138)为目标氨基酸后，用双引物法对GI基因进行体外定点诱变，以脯氨酸（Pro138）替代Gly138，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达，结果突变型GI比野生型的热半衰期长一倍；最适反应温度提高10～12℃；酶比活相同。据分析，Pro替代Gly138后，可能由于引入了一个吡咯环，该侧链刚好能够填充于Gly138附近的空洞，使蛋白质空间结构更具刚性，从而提高了酶的热稳定性。
融合蛋白质
脑啡肽(Enk)N端5肽线形结构是与δ型受体结合的基本功能区域，干扰素（IFN）是一种广谱抗病毒抗肿瘤的细胞因子。黎孟枫等人化学合成了EnkN端5肽编码区，通过一连接3肽编码区与人α1型IFN基因连接，在大肠杆菌中表达了这一融合蛋白。以体外人结肠腺癌细胞和多形胶质瘤细胞为模型，采用3H－胸腺嘧啶核苷掺入法证明该融合蛋白抑制肿瘤细胞生长的活性显著高于单纯的IFN，通过 Naloxone竞争阻断实验证明，抑制活性的增高确由Enk导向区介导。
蛋白质活性的改变
通常饭后30～60min，人血液中胰岛素的含量达到高峰，120～180min内恢复到基础水平。而目前临床上使用的胰岛素制剂注射后120min后才出现高峰且持续180～240min，与人生理状况不符。实验表明，胰岛素在高浓度（大于 10－5mol/L）时以二聚体形式存在，低浓度时（小于10－9mol/L）时主要以单体形式存在。设计速效胰岛素原则就是避免胰岛素形成聚合体。类胰岛素生长因子－I(IGF－I)的结构和性质与胰岛素具有高度的同源性和三维结构的相似性，但IGF－I不形成二聚体。IGF－I的B结构域（与胰岛素B 链相对应）中B28－B29氨基酸序列与胰岛素B链的B28－B29相比，发生颠倒。因此，将胰岛素B链改为B28Lys－B29Pro，获得单体速效胰岛素。该速效胰岛素已通过临床实验。
治癌酶的改造
癌症的基因治疗分二个方面：药物作用于癌细胞，特异性地抑制或杀死癌细胞；药物保护正常细胞免受化学药物的侵害，可以提高化学治疗的剂量。疱症病毒（HSV）胸腺嘧啶激酶(TK)可以催化胸腺嘧啶和其他结构类似物如GANCICLOVIR和 ACYCLOVIR无环鸟苷磷酸化。GANCICLOVIR和ACYCLOVIR缺少3‘端羟基，就可以终止DNA的合成，从而杀死癌细胞。HSV－TK 催化GANCICLOVIR和ACYCLOVIR的能力可以通过基因突变来提高。从大量的随机突变中筛选出一种，在酶活性部位附近有6个氨基酸被替换，催化能力分别提高43和20倍。O6－烷基－鸟嘌呤是DNA经烷基化剂（包括化疗用亚硝基药物）处理以后形成的主要诱变剂和细胞毒素，所以这些亚硝基药物的使用剂量受到限制。O6－烷基－鸟嘌呤－DNA烷基转移酶O6－Alkylguanine－DNAalkyltransferase(AGT)能够将鸟嘌呤O6上的烷基去除掉，起到保护作用。通过反向病毒转染，人类AGT在鼠骨髓细胞中表达并起到保护作用。通过突变处理，得到一些正突变AGT基因且活性都比野生型的高，经检查发现一个突变基因中的第139位脯氨酸被丙氨酸替代。
嵌合抗体和人缘化抗体
免疫球蛋白呈Y型，由二条重链和二条轻链通过二硫键相互连接而构成。每条链可分为可变区（N 端）和恒定区（C端），抗原的吸附位点在可变区，细胞毒素或其他功能因子的吸附位点在恒定区。每个可变区中有三个部分在氨基酸序列上是高度变化，在三维结构上是处在β折叠端头的松散结构（CDR），是抗原的结合位点，其余部分为CDR的支持结构。不同种属的CDR结构是保守的，这样就可以通过蛋白质工程对抗体进行改造。
鼠单克隆抗体被人免疫系统排斥，它潜在的治疗作用得不到利用。嵌合抗体就是用人抗体的恒定区替代鼠单克隆抗体的恒定区，这样它的免疫原性就显著下降。如用于治疗直肠结肠腺癌（COLORECTALADENOCARCINOMA）的单克隆抗体 Mab17－1A。尽管嵌合抗体还存在着免疫原的问题，但仍有几种嵌合抗体通过了临床实验。所谓人缘化抗体就是将抗原吸附区域嫁接到人抗体上，这样抗体上的外源肽链降低到最小，免疫原性也就最小。但是，仅将CDR转接到人抗体上，其抗原吸附能力很小，必须带上几个框架氨基酸残基，才能保持原有的吸附力。这样就存在免疫原性与抗原吸附力之间的矛盾。通过逐个氨基酸替代或计算机模拟分析，可在保持原有吸附力的基础之上，尽可能地降低免疫原性。第一个临床上应用的用于治疗淋巴肉芽肿病和风湿性关节炎的人缘化抗体CAMPATH－1H，尽管疗效显著，但仍有半数以上的患者有免疫反应。而其他人缘化抗体如治疗脊髓性白血病的ANTI－CD33等，其免疫反应可以忽略不计。
蛋白质工程进展
当前，蛋白质工程是发展较好、较快的分子工程。这是因为在进行蛋白质分子设计后，已可应用高效的基因工程来进行蛋白的合成。最早的蛋白工程是福什特（Forsht）等在1982—1985年间对酪氨酰—t—RNA合成酶的分子改造工作。他根据 XRD（X射线衍射）实测该酶与底物结合部位结构，用定位突变技术改变与底物结合的氨基酸残基，并用动力学方法测量所得变体酶的活性，深入探讨了酶与底物的作用机制。佩里（Perry）1984年通过将溶菌酶中Ile(3)改成Cys(3)，并进一步氧化生成 Cys(3)-Cys（97）二硫键，使酶热稳定性提高，显著改进了这种食品工业用酶的应用价值。1987年福什特通过将枯草杆菌蛋白酶分子表面的 Asp（99）和Glu（156）改成Lys，而导致了活性中心His（64）质子pKa从7下降到6，使酶在pH＝6时的活力提高10倍。工业用酶最佳 pH的改变预示可带来巨大经济效益。蛋白工程还可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变。由此可以看出蛋白工程的威力及其光辉前景。上述各例是通过对关键氨基酸残基的置换与增删进行蛋白工程的一类方法。另一类是以某个典型的折叠进行“从头设计”的方法。1988年杜邦公司宣布，成功设计并合成了由四段反平行α—螺旋组成为73个氨基残基的成果。这显示，按人们预期要求，通过从头设计以折叠成新蛋白的目标已是可望又可及了。预测结构的模型法，在奠定分子生物学基础时起过重大作用。蛋白的一级结构，包含着关于高级结构的信息这一点已日益明确。结合模型法，通过分子工程来预测高级结构，已成为人们所瞩目的问题了。
蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研究。蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。
蛋白质工程的前景
蛋白质工程取得的进展向人们展示出诱人的前景。例如，科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。如今，生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面。用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点，因此有极为广阔的发展前景。