重金属的生物吸附研究进展_叶锦韶
重金属的生物吸附研究进展X
叶锦韶,尹华,彭辉,贾宗剑
(广州暨南大学生命科学技术学院,广州510632)
摘要:对重金属污水的生物吸附研究进行了综述,主要介绍了生物吸附剂的来源、种类;预处理、固定化及脱附的方法与试剂。详细介绍了影响重金属生物吸附去除的各种因素,并探讨了生物积累和吸附机理。
关键词:重金属;生物吸附;生物吸附剂;污水处理
中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1002-1264(2001)03-0030-03
Study on Biosorption of Heavy Metals
YE Jin-shao,YIN Hua,PENG Hui,JI A Zong-Jian
(College of Life Science and Technology,Jinan University,Guangzhou510632,China) Abstract:This paper reviewed the biosorption of heavy metals.The origin and category of the biosorbent,the method and reagent of pretreatment,fixation and desorption of the biosorbent were introduced.The factors which influence the properties of heavy metal adsorption were studied,and the mechanism of bioaccumula tion and adsorp-tion was discussed.
Key words:heavy metal;biosorption;biosorbent;water treatment
水体重金属污染是困扰人类社会多年的公
害。重金属废水传统的处理方法主要有:离子交
换法、不溶性络合物法、电解法、反渗透法、气浮
法、沉淀法、吸附法等[1,2]。其中生物吸附法是通
过投加生物吸附剂吸附去除水体重金属的水处理
方法,有价廉、节能和吸附去除效率高等优点,适
用于处理低浓度重金属废水。因此对重金属的生
物吸附去除研究便成了当今该领域的热点[1-3]。
1生物吸附剂的来源
生物吸附剂是具有从重金属废水中吸附分离
重金属能力的生物体及其衍生物。主要包括细
菌、霉菌、酵母菌、藻类和有机物等[1-3]。近年来
研究较多的部分生物吸附剂如表1所示:
表1生物吸附剂的种类
序号种类生物吸附剂
1有机物纤维素、淀粉、壳聚糖、植物杆
2细菌枯草杆菌、地衣型芽孢杆菌、氰基菌、生枝动胶菌
3酵母啤酒酵母、假丝酵母、产朊酵母
4霉菌黄曲霉、米曲霉、产黄青霉、白腐真菌、黄绿青霉、黑曲霉、芽枝霉、微黑根霉、毛霉属
5藻类褐藻、鱼腥藻、墨角藻、小球藻、岩衣藻、马尾藻、节囊叶藻、海带
生物吸附剂来源广泛,如发酵工业产生的废菌体就是极具潜力的吸附剂,既可用于处理重金属污水,又可减少发酵业处理这些废菌体的大笔费用。表1提到的多种生物吸附剂中,就吸附效果而言,酵母、曲霉、青霉和毛霉属等几个属的微生物是极具前景的生物吸附剂[2,3]。这些属既有高度吸附专一性的菌株,又有吸附广泛性的菌株。
2吸附剂的预处理
对吸附剂进行预处理的主要目的是:(1)使吸附剂表面去质子化,活化吸附位点;(2)改善吸附剂化学性能。主要的方法有酸碱处理、热反应、碎裂、无机盐活化等[2-4]。酸碱处理适用于所有吸附剂,但对活体生物吸附剂则所用酸碱浓度不宜过高。一般而言,酸处理作用不明显,有时还会降低吸附性能[2,3];而碱处理的主要作用是使吸附剂表面去质子化,减少重金属离子与氢根产生的斥力。李清彪对白腐真菌菌丝球进行碱处理后,用于吸附Pb2+,吸附量增加65%-90%[4];热反应主要是改变吸附剂的化学性能,如壳聚糖通过热处理发生交联、螯合作用,使吸附剂的吸附量增加了3-4倍[5];碎裂处理是为了使粒径较大的吸附剂通过外力破碎,使粒径大小适宜、均匀,提高吸附效率。尹平河等在进行吸附实验前先把海藻粉碎为直径为300-600L m的颗粒,使处理效率大为提高[6];张小枝把鱼腥藻匀浆后对铀进行吸附,2min就达到吸附饱和[7];而无机盐活化的预
30第14卷3期
2001年6月
城市环境与城市生态
URBAN ENVIRON MEN T&URBAN ECOLOG Y
Vol14,No.3
J un.2001
X基金项目:广东省自然科学基金(980897)和国务院侨办重点学科基金(939711)资助项目收稿日期:2000-11-13
处理方法主要适用于活体生物吸附剂。如李清彪进行白腐真菌菌丝球吸附铅的实验时,发现培养液中Ca2+有助于菌丝球的生长,从而更有利于对铅的吸附去除[4]。
3吸附剂的固定化
为了增加吸附剂的稳定性、多孔性、亲水性以提高吸附剂处理效率和便于吸附后的固液分离,实验前需对吸附剂进行固定化处理。常用的固定化技术主要有:吸附、包埋、交联、共价贴附等[2,3]。其中较常用的固定剂主要有硅胶、6-氨基乙酸、1.6-二氨基乙酸、1.6-二氨基乙烷、乙二胺、纤维素、甲醛、戊二醛、蜡、明胶等[2,3,8-10]。
4吸附剂的脱附
吸附剂处理重金属污水后需要脱附再生才能再次投入使用。同时脱附也是回收贵重金属的途径。常用的脱附剂主要有3大类:强酸、金属盐、络合物等[2,3]。强酸、金属盐作为脱附剂分别是利用脱附液中大量的氢离子、金属离子与吸附的重金属离子竞争吸附位点,从而把被吸附的重金属离子从吸附剂上洗脱下来;络合物如EDTA则是通过对重金属离子的络合作用进行脱附[2]。强酸如1+1硝酸对吸附6价铬饱和后的黄曲霉菌丝球洗脱率达95.6%,但强酸对吸附剂的破坏性强。脱附后的黄曲霉进行第2次吸附,吸附量只有饱和量的40%-50%;田建民在pH分别为5、3、2的脱附液中对吸附饱和的外红硫螺菌进行脱附实验,脱附率分别为2.7%、37%、94.6%,酸浓度越高脱附效果越好[9];络合物EDTA是比较适宜的脱附剂,如徐容利用EDTA洗脱吸附饱和后的产黄青霉,脱附率达94%,脱附后吸附剂可重复投入使用[3]。
5吸附影响因素
5.1吸附时间
吸附时间是影响重金属吸附的最主要因素。适当的增加处理时间可有效去除重金属。但时间的增加意味着进行污水处理时池体需要相应加大,这在经济上是不划算的。因此吸附作用的时间跨度选取要适当。一般而言,生物吸附剂需要2-4h或更长的时间才会达到较理想的去除效果[10,11],这也是影响生物吸附法实际应用的主要因素。5.2吸附液pH
吸附液pH值是影响吸附的一个重要因素。众多研究表明:只有在适宜的pH值范围内,吸附才是行之有效的。当pH值过低时,大量存在的氢离子会使吸附剂质子化,质子化程度越高,吸附剂对重金属离子的斥力越大;pH值过高,当达到重金属离子的Ksp值后,则难以达到吸附去除作用[12]。
5.3重金属离子浓度与吸附剂用量的比值Co/M
在一定范围内,C o/M值越大则单位吸附剂的吸附量越大,至吸附饱和。同时Co/M值的选取要兼顾重金属的有效去除与吸附剂的充分利用,适当提高Co/M值有利于吸附剂的有效利用[13]。
5.4吸附剂对重金属离子的选择性
生物吸附剂对重金属离子具有一定的选择性。这与吸附剂构造、功能团及重金属离子在水溶液中的状态、大小、键能等因素有关。如小球藻、黑曲霉、褐藻(S.natans)等对金的选择吸附性强;假丝酵母、枯草杆菌、氰基菌对铬的选择吸附能力大等[2];同时由于水体重金属离子一般以水合金属离子M(H2O)x n+、强碱、金属化合物、络合物及金属有机化合物等不同形态存在[12],这就更加促进了生物吸附剂的吸附选择性。
5.5吸附温度
吸附温度主要通过影响生物吸附剂的生理代谢活动、基团吸附热动力和吸附热容等因素,进而影响吸附效果。孟令芝等在不同温度下进行Hg2+的吸附实验,结果表明吸附去除率随温度的升高而增加,25e与45e的去除率分别为35%、80%[13]。这与吸附热动力有关;杨智宽等对Cd2+的吸附研究显示,温度在20e左右时去除率最高,随着温度的升高镉的去除率有所降低,这主要是在高温环境下,吸附沉淀物会部分溶解的缘故[11]。
5.6吸附剂粒径
吸附剂粒径太大、太小都不利于吸附处理。如利用Aspergillus sp.处理含铬废水,大径菌丝球(4-5mm)的去除率比小径菌丝球(1.5- 2.0 mm)低4%;Andreas采用的大径吸附剂(0.84-1.00m m)对各种金属离子的单位吸附量均超过了小径吸附剂[2]。因此吸附剂的粒径在1-3mm 之间是比较适宜的,这与金属离子在吸附剂中的内扩散及吸附剂内表面积的利用状况有关。
31
叶锦韶,等重金属的生物吸附研究进展
5.7吸附液中存在的其他离子
吸附液中存在的阳离子会与需要去除的重金属离子竞争吸附位点,从而对吸附产生干扰,如Ca2+会严重干扰Ni2+的吸附[2]。但是阴离子会对吸附产生何种影响要视具体情况而定。
5.8代谢底物、微量元素
活体生物吸附剂在处理重金属时,具有活跃的生理代谢作用。因此适当的加入代谢底物有利于吸附剂生理代谢活动的增强,从而更有利于对重金属离子的吸附富集。如Fuhramamn研究表明,葡萄糖和磷酸盐的加入,可使金属的吸附量增加5-20倍[2];刘文群等通过增加培养基的蛋白质、脂肪含量,可使发酵性酵母、产朊酵母和食用菌对Fe、Zn、Se的吸附富集能力提高20倍;但高浓度的盐类微量元素却会对酵母的生长与吸附产生抑制作用[14]。这与酵母的生理代谢及阳离子对吸附的竞争有关。
6吸附机理
不少对重金属的生物吸附机理研究一般认为重金属的吸附去除主要由以下步骤完成:
重金属离子y吸附剂固液边界层y吸附剂表面y吸附剂微孔y与活性位点结合从而被去除。如果吸附剂是活菌体,重金属还会进入菌体细胞内进行胞内生物富集。
吸附剂都具有内微孔丰富,比表面积巨大等特点。吸附处理污水时,重金属离子迅速达到吸附剂表面,部分在外表面被吸附,部分进入微孔被吸附剂内表面活性位点吸附。外表面与部分微孔的吸附饱和在短时间内完成,随着吸附量的增加,金属离子产生的斥力增强,游离重金属离子进一步深入微孔内部的阻力增加。因此要达到吸附饱和需要的时间比较长。以上是吸附剂的一般性质,但是活体生物吸附剂还存在生物积累这一特性。
对生物积累的解释,国内外学者提出多种理论,包括重金属离子与吸附位点的配位、螯合、微沉淀[2];细胞脂质过氧化、主动运输、载体协助运输、复合物渗透、被动扩散及软硬酸碱理论(HSAB)等[14-16]。生物积累与细胞代谢有关。因为生物的生命活动需要有金属离子的参与,细胞在运输这些金属离子时,某些重金属离子会竞争运输吸附位点。如Cd2+与Ca2+进行的跨膜内流竞争[17]。生物积累在吸附重金属离子中起了重要的作用。如黄曲霉吸附铬离子,生物积累量达到了饱和量的30%以上。因此,对生物积累进行研究是应用活菌体吸附处理重金属污水的重要环节。
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作者简介:叶锦韶(1977-),男,广东阳江人,在读硕士研究生,主要从事污水生物处理研究。
32城市环境与城市生态14卷3期2001年
秸 秆 生 物 炭 吸 附 土 壤 中 重 金 属 的 研 究
秸秆生物炭吸附土壤中重金属的研究 祖科吉李万海* （环境科学与工程系，环境1401） 摘要：玉米秸秆为原料，在350℃和700℃热解温度下分别制备两种生物炭（BC350和BC700），通过等温吸附实验、初始pH、不同粒径对玉米秸秆生物炭对Cd2+吸附影响。根据吸附结果，选BC700做吸附动力学试验。通过实验室模拟污染土壤添加生物炭，探究其对污染土壤中有效态Cd2+和水溶态Cd2+的影响，以及施入生物炭后对土壤pH的影响。结果表明：Langmuir 方程和Freundlich方程，两个方程均能较好的拟合，Langmuir方程能更好地拟合两种生物碳对Cd2+的吸附等温过程，其最大吸附量分别为34.22 mg·g -1和54.29 mg·g-1。BC700对Cd2+吸附过程更符合准二级动力学方程，对Cd2+的吸附效果更佳。初始pH对Cd2+的吸附影响较大，当pH=5时，吸附量最大为30.45mg·g -1，生物炭粒径对Cd2+的吸附影响较小。以土壤重量的0.05%，0.25%，0.5%，1%的量分别单个施入生物炭BC700，培养20d后，共4个处理同CK相比土壤pH0.24-0.32个单位值，土壤有效态Cd2+含量下降10.21 %-18.21%，土壤水溶态Cd2+下降13.3 %-40%。 关键词：生物炭；镉污染土壤；吸附量 近年来，由于玉米秸秆农业废弃物资源化利用处理比较困难。生物炭制备原料包括农业废弃物，工业和城市产生的有机固体废弃物等，制备秸秆生物炭可以改善此类问题。生物炭由于具有表面积大，呈现碱性，含有丰富的有机官能团和无机灰分等特点，生物炭在重金属修复方面的研究逐渐增多[1-2]。 重金属Cd的环境风险大，具有潜在的“三致”效应。Cd去除方法包括物理吸附、化学沉淀和生物修复等。由于具有简单，见效快等特点，吸附法被广泛的应用到处理重金属Cd中，然而，常用的商用活性炭的成本较高。因此，具备较高经济效益的吸附剂成为研究的重点[3-4]。其超标点位占全国土壤调查点位的7%[5]。当植物体中Cd的含量达到5-10ug·g-1（干质量）及会引起生物体毒性效应，到来严重的农产品安全问题[6]。Cd污染不仅会降低农作物产量和品质，还会影响土壤养分循环，导致土壤退化。 本研究以实验室模拟污染农田土壤为供试土壤，通过添加不同量的玉米秸秆生物炭，探究其对Cd污染土壤的影响（pH、有效态Cd2+含量、水溶态Cd2+含量等），以期将秸秆生物炭应用到龙潭川重金属污染原为钝化修复中，提供理论依据。本实验烧制的生物炭灰分多，产量低，但对土壤pH提高幅度较大，烧制过程中没有添加改性剂，无需处置可直接施入土壤，对土壤环境无有害影响。 1材料与方法 1.1 供试生物炭与土壤 首先收集废弃的玉米秸秆(玉米秸秆取自吉林化工学院后山农田）。生物炭的制备采用缺氧低温热解法，先将玉米秸秆用剁段，然后玉米秸秆用去离子蒸馏水洗净后放入105℃烘箱中烘干7h，用粉碎机粉碎后过80目筛保存，以备生物炭烧制使用。然后将粉碎后的秸秆放入坩埚压实，放入预热后的马弗炉，以升温速率10℃/min，并在目标温度350℃和700℃下处理2h，得到不同热解温度下的生物炭制品（分别为BC350和BC700）。冷却后，研磨过作者：祖科吉（Zukeji），男，吉林吉林，环境科学与工程本科生，E-mail:1132335448@https://www.360docs.net/doc/ec9006473.html, *通讯作者：李万海（Liwanhai），男，吉林吉林，教授，主要从事污染源治理及解析的研究方向， E-mail：12532272507@https://www.360docs.net/doc/ec9006473.html,
微生物对重金属 的去除
微生物处理重金属废水的常规研究进展2010-8-23 来源：谷腾水网点击：37 重金属废水的常规处理方法主要包括：化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电解法、活性炭和硅胶吸附法和膜分离法等，但这些方法存在去除不彻底、费用昂贵、产生有毒污泥或其他废料等缺点。因此，人们一直致力于研究与开发高效环保型的重金属废水处理技术和工艺。微生物处理法是利用细菌、真菌（酵母）、藻类等生物材料及其生命代谢活动去除和（或）积累废水中的重金属，并通过一定的方法使金属离子从微生物体内释放出来，从而降低废水中重金属离子的浓度。近年来，国际上在微生物处理重金属废水的研究中取得了较多成果，该技术在投资、运行、操作管理和金属回收、废水回用等方面优越于传统的治理方法，展现出广阔的应用前景。我国在微生物处理废水重金属这方面的研究尚处于起步阶段，因此，本文就微生物处理重金属废水的机理及其影响因素做一概述，以期促进国内该领域的研究。 1微生物处理重金属废水的机理 1.1微生物对重金属的吸附作用 微生物的吸附作用是指利用某些微生物本身的化学成分和结构特性来吸附废水中的重金属离子，通过固液两相分离达到去除废水中的重金属离子的目的。生物吸附剂为自然界中丰富的生物资源，如藻类、地衣、真菌和细菌等。微生物结构的复杂性以及同一微生物和不同金属间亲和力的差别决定了微生物吸附金属的机理非常复杂，至今尚未得到统一认识。根据被吸附重金属离子在微生物细胞中的分布，一般将微生物对金属离子的吸附分为胞外吸附、细胞表面吸附和胞内吸附。 1.1.1胞外吸附 一些微生物可以分泌多聚糖，糖蛋白，脂多糖，可溶性氨基酸等胞外聚合物质（extracellularpolymericsubstances，EPS），EPS具有络合或沉淀金属离子作用。如蓝细菌能分泌多糖等胞外聚合物，一些白腐真菌可以分泌柠檬酸（金属螯合剂）或草酸（与金属形成草酸盐沉淀）。Suh等研究发现，当茁芽短梗霉（Aureobasidiumpullulans）分泌EPS时，Pb2 便积累于整个细胞的表面，且随着细胞的存活时间增长，EPS的分泌量增多，积累于细胞表面的Pb2 水平就越高，从最初的56.9上升到215.6mg/g（干重）；当把细胞分泌的EPS提取出来后，Pb2 便会渗透到细胞内，但Pb2 的积累量显著减少（最高量仅为35.8mg/g干重）。 1.1.2细胞表面吸附 细胞表面吸附是指金属离子通过与细胞表面，特别是细胞壁组分（蛋白质、多糖、脂类等）中的化学基团（如羧基、羟基、磷酰基、酰胺基、硫酸脂基、氨基、巯基等）的相互作用，吸附到细胞表面。如将酵母细胞壁上氨基，羧基，羟基等化学基团进行封闭，则会减少其对Cu2 的吸收量，表明这些基团在结合Cu2 方面具有重要的作用，这也间接证明了细胞壁上蛋白质和糖类在生物吸附中的作用。 金属离子被细胞表面吸附的机制包括离子交换、表面络合、物理吸附（如范德华力、静电作用）、氧化还原或无机微沉淀等。不同的微生物对不同金属的吸附作用机制不同（表1）。Kratochvil等认为，离子交换是许多非活性真菌和藻类吸附金属离子的主要机理，主要是细胞表面的羧基，其次是硫酸脂基和氨基在生物吸附中发挥了重要作用。Davis等也认为离子交换是褐藻吸附金属离子的主要机制，特别是以前被认为的物理和化学的结合机制都可以用离子交换来解释。细胞表面功能基团中的氮、氧、硫、磷等原子，可以作为配位原子与金属离子配位络合。例如Zn、Pb可以与产黄青霉（P.chrysogenum）表面的磷酰基和羧基形成络合物，溶液中的阴离子（EDTA、SO42-、Cl-、PO33-等）可以与细胞竞争重金属阳离子，形成络合物，从而降低产黄青霉对Zn、Pb的吸附量，这也间接地说明细胞表面对金属离子的吸附确实存在络合机制。关于氧化还原和无机微沉淀的机制也有少量报道。如Lin采用X 射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）以及光电子能谱（XPS）技术，研究了废弃酵母吸附Au3 的过程，发现还原性糖（细胞壁肽聚糖层的多糖水解产物）半缩醛基团中的自由醛基，可以
生物吸附法去除重金属离子的研究进展
生物吸附法去除重金属离子的研究进展 摘要：本文主要对生物吸附去除重金属离子污染的研究现状进行了综合评述。 首先，介绍了重金属污染的危害和传统去除重金属离子的技术存在的局 限性，指出生物吸附法作为新兴的处理方法的优势；然后，讨论了生物 吸附剂的来源及特点，生物吸附重金属的机理研究，影响重金属生物吸 附的因素以及重金属离子的解析；最后，展望了生物吸附在去除重金属 离子的前景，也提出了其存在的局限性。 1前言 重金属一般指密度大于4.5克每立方厘米的金属，如铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)等。这些难降解的重金属随工业废水的超量排放对环境构成威胁,通过食物链在生物体富集,破坏生物体正常代活动,危害人体健康。自从日本发生轰动世界的水俣病(汞中毒)和痛疼病(镉中毒)后,如何治理重金属废水,已经受到科学家们的普遍关注[1]。因此，有效地处理重 金属废水、回收贵重金属已经成为当今环保领域和食品安全领域中重要的课题。 目前处理含重金属废水的方法主要有化学沉淀、溶解、渗析、电解、反渗透、蒸馏、树脂离子交换与活性炭吸附等。各种方法的优缺点如表一所示. 表1 去除重金属离子传统技术[2] Table 1 Conventional technologies for heavy metal removal 处理方法优点缺点 化学沉淀和 过滤简单、便宜对于高浓度的废水,分离困难效果较差,会产 生污泥 氧化和还原无机化 需要化学试剂生物系统速率慢 电化学处理可以回收金属价格较贵 反渗透出水好,可以回用 需要高压膜容易堵塞价格较贵 离子交换处理效果好,金属可以回 收 对颗粒物敏感 树脂价格较贵 吸附可以利用传统的吸附剂 (活性炭) 对某些金属不适用 蒸发出水好,可以回用 能耗高价格较贵产生污泥
土壤重金属污染的微生物效应研究进展_1
重金属污染土壤的治理是当今世界的一大难题，由于土壤中重金属污染是一个不可逆的过程，且土壤中的重金属具有非降解性及难以清除性。采用传统方法修复重金属污染土壤是非常困难和昂贵的[1]。而生物修复法能克服传统方法中的缺点，越来越受到重视[2]。土壤中微生物种类繁多，数量庞大，有的不仅参与土壤中污染物的循环过程，还可作为环境载体吸附重金属等污染物[3]。由于微生物对重金属具有积累和解毒作用的功能，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，使土壤重金属污染生物处理技术的发展和应用倍受关注。虽然近年来人们已经对土壤重金属污染的微生物效应、微生物学评价及修复机制做了大量的研究，但往往这些研究都是独立进行，缺乏相互之间的联系，造成很多结论的不统一性，对它们的综合评价产生一定的影响。因此，系统综述土壤重金属污染的微生物效应、微生物学评价及微生物的修复作用等方面的研究进展，研究和运用微生物与重金属间的相互关系和作用特点，对重金属污染土壤的微生物修复具有重要的意义[4]。 1土壤重金属污染的微生物效应及毒性 1.1重金属污染对土壤微生物活性的影响 当土壤受外来重金属污染物污染时，微生物为了维持生存可能需要更多的能量，而使土壤微生物的代谢活性发生不同程度的反应[5]86。微生物的代谢商（qCO 2）是微生物活性反应指标之一，它反映了单位生物量的微生物在单位时间里的呼吸作用强度[6]138。土壤微生物的代谢商通常随着重金属污染程 度的增加而上升。Chander 等[7]613研究认为，含高浓度重金属的土壤中微生物利用有机碳更多地作为能量代谢，以CO 2的形式释放，而低浓度重金属的土壤中微生物能更有效地利用有机碳转化为生物量碳，土壤中的重金属含量的高低影响了微生物的呼吸及代谢，进而影响了土壤的呼吸作用。张玲和叶正钱[6]139研究了铅锌矿区污染土壤的微生物活性，在矿口处土壤基础呼吸为33.69mg/（kg ·d ），明显高于其他地段，在远离矿口800m 的地方土壤基础呼吸为24.57mg/（kg ·d ），明显高于对照的4.06mg/（kg ·d ），矿口土壤的土壤基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1.6倍和2.3倍。Fliepbach 等[8]1202也研究认为，代谢商是评价重金属微生物效应的敏感指标，它可以反映出土壤重金属污染程度。 1.2重金属污染对土壤微生物生物量的影响 土壤微生物生物量代表着参与调控土壤中能量和养分循环以及有机质转化所对应生物量的数量，而且土壤微生物碳或氮转化速率较快，可以很好地表征土壤总碳或总氮的动态变化，是比较敏感的生物学指标[8]1201。大量的研究表明，由于土壤重金属污染造成微生物生物量发生变化。Khan 等[9]30研究指出，Pb 污染矿区土壤的微生物生物量受到严重影响，靠近矿区附近土壤的微生物生物量明显低于远离矿区土壤的微生物生物量。Fliepbach 等[8]1201研究结果表明，低浓度的重金属能刺激微生物生长，可增加微生物生物量碳，而高浓度重金属污染则导致土壤微生物生物量碳的明显下降。Khan 等[9]31采用室内培养实验，研究了Cd 、Pb 和Zn 对红壤微生物生 土壤重金属污染的微生物效应研究进展 王彬杨胜翔徐卫红 （西南大学资源环境学院，重庆 400716） 摘 要 文章综述了土壤重金属污染的微生物效应、重金属污染土壤的微生物学评价及微生物的修复机制等方面的研究进展，并对今后土壤重金属污染的微生物修复的研究重点进行了展望。 关键词 重金属污染 土壤微生物 修复 收稿日期：2007-11-28，修改稿收到日期：2008-01-07 第23卷第2期 2008年6月广州环境科学 GUANGZHOU ENVIRONMENTAL SCIENCES Vol.23，No.2Jun.2008 6
重金属生物吸附技术探讨
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/ec9006473.html, 重金属生物吸附技术探讨 作者：陈卓 来源：《中国高新科技·上半月》2017年第03期 摘要：作为新兴重金属吸附技术，生物吸附技术拥有良好的发展前景。文章分析了重金属的生物吸附机理及优势，分别探讨了生物絮凝吸附技术、植物修复吸附技术等生物吸附技术的应用现状，以供参考。 关键词：重金属生物吸附机理；生物絮凝吸附技术；植物修复吸附技术 文章编号：2096-4137（2017）07-071-03 DOI：10.13535/https://www.360docs.net/doc/ec9006473.html,ki.10-1507/n.2017.07.17 在城市化建设的过程中，排放了大量工业废水、城市污水，存在于其中的重金属则通过食物链给生物和人类带来了威胁。所以，重金属污染治理技术一直是研究重点。生物吸附技术能够在吸附土壤、废水中重金属的同时，不产生二次污染，因此值得进一步研究和推广。 1 重金属的生物吸附机理及优势 1.1 重金属生物吸附机理 重金属生物吸附机理十分复杂。就目前来看，生物吸附剂种类较多，大致可以划分为藻类、有机物、细菌、霉菌和酵母。而只要生物体及其衍生物能够用于吸附分离水溶液中的重金属离子，就能被当作生物吸附剂，所以生物吸附剂拥有广泛来源，吸附机理也有一定的差别。从生物细胞活性的角度来看，可以划分为活细胞吸附和死细胞吸附这两种机理。其中，活细胞吸附的第一阶段为生物吸着过程，通过配位，重金属离子可以与细胞实现离子交换。在物理吸附和微沉淀等作用下，重金属离子也能在细胞表面得到复合。在活细胞的生物积累阶段，重金属离子会在载体协助、离子泵等作用下进入细胞内。采用死细胞进行重金属吸附，主要利用生物吸着作用，即活细胞吸附的第一个阶段。生物之所以能够吸附重金属离子，主要是由于生物细胞与动物细胞不同，其细胞原生质膜外存在有细胞壁，能够避免生物受外界环境伤害，并且能够与介质中可溶物质发生作用。此外，生物细胞壁表面存在电荷，能够产生特性吸附。 1.2 重金属生物吸附优势 重金属的排放将对环境造成严重环境污染，而采用化学沉淀、活性炭吸附等传统技术进行重金属吸附处理，不仅需要较高的成本投入，还容易导致二次污染的产生。采用生物吸附技术，可以利用生物体本身成分特性或结构完成重金属离子吸附，并利用固液两相分离将溶液中的重金属离子去除。相较于其他技术，采用生物吸附技术能够在低浓度下对重金属离子进行有选择性的吸附，并且获得较高的处理效率。比如通过选取合适的微生物菌种，就能完成一些贵重金属的回收。同时，由于生物吸附剂来源广泛，所以采用该技术的投资成本较小，运行费用也较低。比如对于发酵业来讲，就可以利用废菌体进行重金属污水处理。Dhakal等人就提出了
生物吸附剂及其吸附性能研究进展
生物吸附剂及其吸附性能研究进展 黄娜 （华南师范大学化学与环境学院环境科学专业，广州 510006） 摘要:用微生物体来吸附水中的重金属是一项新兴的废水生物处理技术。藻类、细菌、真菌等是生物吸附剂的来源,它们对多种重金属都有较好的吸附去除效果。文章从细胞壁的结构特性概述了藻类、细菌、真菌等对重金属吸附的机理,介绍了它们的吸附性能。 关键词:微生物生物吸附剂重金属废水处理 现代工业的发展会产生大量含重金属废水,重金属进入生态环境后,不像有机物那样能被降解,而是通过食物链进一步富集,对环境和人体健康造成危害,如震惊世界的水俣病、骨痛病事件。人们处理废水中的重金属一般采用物理化学方法(沉淀、离子交换、吸附、电解、膜分离、氧化还原等),当水中的重金属浓度较低时,不仅去除率不高,还存在运行费用高的问题[1]。目前新兴的去除技术———生物吸附技术,愈来愈受到人们的关注。生物吸附是利用生物体及其衍生物来吸附水中重金属的过程。重金属离子对生物体有很强的毒害作用,超过一定的浓度就会抑制生物生长或使生物体死亡,有的微生物如某些藻类、细菌、真菌,本身或是经过驯化以后对重金属有一定的耐受性,能够除去水中的重金属离子。与传统的处理方法相比,生物吸附具有以下优点[2]:(1)在低浓度下,金属可以被选择性的去除;(2)节能、处理效率高;(3)操作时的ｐＨ值和温度条件范围宽;(4)易于分离回收重金属;(5)吸附剂易再生利用。 1 藻类生物吸附剂 1.1来源。全球已知的藻类约4万种,在自然界中分布甚广,绝大多数为水生或生 长在阴暗的岩石、墙角、树杆和土壤等表面,是最容易观察到的一种微生物,常常用来指示水体、生态系统及营养条件的变化。研究发现,藻类细胞具有吸附重金属的能力。因此,可选择吸附性能良好的藻类作为吸附剂的生产原料,如海藻,其数量大,容易收集,有一些地方还可人工培养,尤其在沿海地区,来源十分丰富。 1.2细胞壁结构特性。当微生物体暴露在金属溶液中时,金属离子直接接触的是 细胞壁,微生物细胞壁的化学组成和结构决定着金属与它的相互作用特性。 藻类的细胞壁在多数情况下是由纤维素的微纤丝形成的网状结构构成,含有丰富的多糖,如果胶(含有少量己糖、鼠李糖的多聚半孔糖醛酸的高聚物)、木糖、甘露糖、藻酸或地衣酸。多糖带负电,可以通过静电引力与许多金属离子相结合。其中的海藻酸盐与硫酸多糖是吸附的主要载体[3]。 1.3藻类对重金属的吸附。藻类对大多数重金属有很强的吸附能力。如斜生栅藻 对ＵＯ22+吸附是一个快速而不需要能量的过程,最大吸附容量达75ｍｇ/ｇ干物质,能够使铀浓度从5.0ｍｇ/Ｌ降至0.05ｍｇ/Ｌ, ＵＯ22+与Ｃｕ2+、Ｎｉ2+、Ｚｎ2+、Ｃｄ2+之间的竞争也很小[4],在吸附锌时,它的吸附容量、对锌毒性的耐受能力比另外一种栅藻高[5]。绿微藻在悬浮状态下,活细胞对Cr的最大吸附量为12.67ｍｇ/ｇ干物质,干细胞为13.12ｍｇ/ｇ干物质[6]。海草能积
吸附重金属离子
几种吸附材料处理重金属废水的效果 来源：考试吧（https://www.360docs.net/doc/ec9006473.html,）2006-3-5 13:27:00【考试吧：中国教育培训第一门户】论文大全 摘要用室内分析的方法研究了几种吸附材料对含铬、铜、锌、铅的废水的吸附处理效果。结果表明，在几种吸附材料中，以活性炭的吸附量和去除率比较高，且吸附量随废水中重金属含量的降低而减小，除铬外，其他离子的去除率则以低浓度时比较高。所有吸附材料均对铅的吸附量比较大，改性硅藻土和改性高岭土对重金属的吸附量也比较大，宜于在重金属处理中作为吸附剂推广使用。 关键词吸附材料重金属废水吸附率吸附量 近年来，含有重金属的废水对人类的生活环境造成了巨大的危害，重金属离子随废水排出，即使浓度很小，也能造成公害，严重污染环境，影响人们的健康。所以，研究如何降低废水中重金属的含量，减轻重金属对环境的污染具有重大意义。目前，去除废水中重金属的方法主要有三种：一是通过发生化学反应除去废水中重金属离子的方法[1]；二是在不改变废水中的重金属的化学形态的条件下对其进行吸附、浓缩、分离的方法；三是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法。其中吸附法是比较常用的方法之一。本试验采用物理吸附的方法研究几种吸附材料处理含重金属废水的效果，以便找出比较高效和便宜的吸附材料，为降低处理含重金属的废水成本和增加经济效益服务。 1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 吸附材料实验所用吸附剂除黄褐土外均来自于安徽科技学院资源与环境实验室，部分吸附材料在查阅文献的基础上进行了化学改性[3，4]。所用的吸附材料包括改性硅藻土、酸改性高岭土、改性高岭土、活性炭和黄褐土。改性硅藻土的处理过程为：将40 g硅藻土加入到0.1 mol/L的Na2CO3溶液中，边搅拌边慢慢地加入饱和的CaCl2溶液。反应结束后，过滤，置于烘箱内 105 ℃条件下干燥。酸改性高岭土的处理过程为：将高岭土过100目筛，在850 ℃煅烧5 h后，取一定量的高岭土加盐酸浸没，在90 ℃恒温下处
微生物处理重金属污染
微生物处理重金属污染 摘要：重金属污染的修复是目前研究的热点之一，其中生物治理技术尤其得到了广泛关注。利用菌类微生物的表面结构特性及其生化代谢作用，通过生物化学法、生物絮凝法等将重金属元素分离或降低其毒性，可达到治理污染的目的。基因工程技术在这一领域的应用，加强了菌类和微藻的吸附、代谢、絮凝功能，提高了重金属污染的处理能力。固定化技术的应用提高了治理重金属污染的效率及稳定性，有力地推动了重金属微生物治理技术的发展。文章综述了近年来国内外在利用微生物及植物技术治理重金属污染方面的研究进展，并对其发展方向进行了展望。 关键词：重金属；微生物；研究现状；应用前景 Review on Microbiological for Heavy Metal Pollution LI Dong-xiao Abstract：Development in the treatment of heavy metal pollution at home and abroad by means of microbiological techniques were summarized，and present studies and application prospects of Biological chemical method，Biological flocculation method. the application of gene engineering technique and immobilized microorganism technique to heavy metal pollution treatment were introduced. The prospects of development of treatment technology for heavy metal pollution were also discussed. Key words：heavy metal pollution；microorganism；status; review 1.前言 由于工业的发展,重金属的使用越来越广泛,伴随而来的重金属污染问题也日趋严重。特别是重金属废水,因其中的铅、铬、镉等可通过食物链最终在生物体内累积,破坏正常的生理代谢活动甚至产生“三致”(致癌、致畸、致突变)作用,而成为一种对生态环境危害极大的工业废水。因此,寻找一种能有效地治理重金属废水污染的技术已显得紧迫而重要。 治理重金属的传统方法有:中和沉淀法、化学沉淀法、氧化还原法、气浮法、电解法、蒸发和凝固法、离子交换法、吸附法、溶剂萃取法、液膜法、反渗透和电渗析法等。它们各有优点,但又不同程度地存在着投资大、能耗高、操作困难、易产生二次污染等不足,特别是在处理低含量重金属污染时,其操作费用和原材料成本相对过高[1]。利用微生物体系制备的生物吸附剂处理和回收重金属,是目前实践证明最有发展前途的一种新方法。它与传统的处理方法相比,具有以下优点[2]: (1)在低浓度下,金属可以被选择性地去除; (2)节能,处理效率高; (3)操作时的pH值和温度条件范围宽; (4)易于分离回收重金属; (5)吸附剂易再生利用; (6)对钙、镁离子吸附量少;(7)投资小,运行费用低,无二次污染。 2. 重金属污染的微生物处理方法
重金属污染对土壤微生物的影响
重金属污染对土壤微生物的影响 摘要：土壤是人类赖以生存的、最重要的自然资源之一，对生态环境和人类健康都有着重要的意义。但随着工业的发展和农业生产的现代化，土壤的污染日益严重，其中土壤重金属污染是一个全球性的棘手问题。而数量庞大、种类繁多的土壤微生物作为地球物质循环与能量转换的主要参与者，其自身及其参与的生化过程都会受到重金属污染的严重影响。本文综述了重金属污染对土壤微生物种群数量及其生物活性方面的影响，指出土壤重金属污染会破坏微生物种群，降低微生物活性，抑制微生物生长，进而影响土壤质量。在此基础上，提出了该类研究中存在的问题及其解决方法。 关键词：重金属；污染；土壤微生物 Abstract：Soil is one of important resource which we couldn’t live without it, and it also has important meaning t o the ecology environment and human’s health. With the development of industry and up-date of agriculture, the pollution in soil becomes worse daily. The polluted by heavy metal in soil is a problem which all global people have to face. A great number and variety of soil microorganisms as the main participants of global chemical -cycle and energy conversion, and their bio-chemical processes can be damaged by the heavy metal pollution. The article summarized the effects of heavy metal pollution on soil microbial biomass and the biological activity. Heavy metal pollution could destroy microbial populations and reduce their biological activity, inhibit microbe from growth, then affect soil quality. Therefore, problems existing and solutions are proposed in the research. Keywords：heavy metal；pollution；soil microorganisms 土壤是人类社会赖以生存和发展的重要自然资源，是植物尤其是农作物必要的生存环境，为人类生存提供了所需的食物和原料[1]。随着工农业的快速发展、工业“三废”和城市生活垃圾的不断排放、含重金属农药和化肥的不科学合理使用，导致土壤中重金属污染日益严重。特别是“水俣病”和“痛痛病”等事件的发生，土壤中重金属污染问题已成为国内外
重金属的生物吸附研究论文
[摘要]介绍生物吸附法在重金属废水中的应用。探讨了藻类、细菌和丝状真菌对重金属吸附的机理。生物体上的阴离子对吸附重金属的影响较大。[关键词]重金属；生物吸附；机理；阴离子1引言随着经济的快速发展，废水的大量排放，土壤和水源中重金属积累的加剧，重金属污染越来越引起人们的关注，治理和回收重金属也已成为一个热点课题。传统的治理方法有沉淀、离子交换法、电化学法、膜分离技术等。但这些方法成本高、选择性低、能耗高，并可能产生二次污染。近年来采用生物吸附法去除废水中的重金属国外已有报道，而国内较为少见。该法以其原材料来源丰富、成本低、吸附速度快、吸附量大、选择性好等优势受到越来越多的重视。生物体借助化学作用吸附金属离子称为生物吸附。藻类和微生物菌体对重金属有很好的吸附作用，并具有成本低、选择性好、吸附量大、浓度适用范围广等众多优点、而且带来的环境污染小，可作为一种廉价吸附剂。2藻类吸附重金属的研究藻类是一类光合自养生物，对许多重金属具有良好的生物富集能力，可广泛应用于改造已经被重金属污染、其他生物难以生存的水域，利用藻类作为生物反应器在工业污水排放之前进行处理，或用于回收贵重金属离子，既节约资源，又避免了环境污染。J.L.Gardea-Torresdey等研究了近十种的藻类对重金属镍的吸收，通过静态吸附比较了不同藻类的吸附能力，并对藻类进行了固定化，利用柱子从稀溶液中富集镍。而且对藻类吸附重金属的机理进行了探讨，认为是由于细胞壁上的阴离子基团与溶液中的镍发生化学吸附使得镍吸附在藻类的表面，并在5分钟之内达到平衡。李志勇等[1]在通过对非活性藻体的研究发现，细胞壁上的多糖和蛋白质是吸附重金属的主要物质。赵玲等[2]对藻体及其含有的多糖进行了研究，实验结果论证了李志勇等人的结论，纯多糖也能从溶液中吸附重金属，能力与藻体相当，从而认为藻细胞对金属离子的吸附，主要是多糖的吸附作用，多糖与金属离子的结合主要是通过多糖的羟基和酰胺基与金属离子进行络合作用的。3微生物菌体对重金属的吸附微生物与重金属之间相互作用的研究已有数十年之久。在长期的理论研究和实际应用中，人们发现：包括真菌在内的许多种微生物对一些金属均具有抗性。并已证明：微生物在自然界对重金属的迁移转化起着重要的作用。因此，深入研究微生物对重金属的抗性，不仅能丰富微生物的生理学、生态学、生物化学及遗传学的理论，而且在应用生物技术治理工业废物污染、保护人类生存环境等方面也具有重要的意义。国外学者在20世纪80年代初就开始了微生物对重金属吸附的研究，大量研究结果表明，一些微生物如细菌、丝状真菌、酵母等对金属有很强的吸附能力。3.1丝状真菌对重金属的吸附丝状真菌对重金属有很强的吸收能力，有资料表明[3]，将含曲霉、毛霉、青霉以及根霉的丝状真菌菌丝培育物干燥、磨碎并经筛分，使其成为可贮存的生物体，用于处理含Cd、Pb、Ni、Zn的工业废水。在pH＝7时，可以除去98的Pb、97的Zn、92的Cd，以及74的Ni。1kg毛霉和根霉粉末可净化(pH＝7)含10mg/L锌的废水5000L。在铀的处理过程中，根霉菌(R.arrhizus)对铀的吸附量可高达200mg／g干重；黄青霉(Penicilltum)不但对铀有较强的吸附能力，对铅的吸附能力也不差，而霉菌(A.orchidis)对铅也有良好的吸附性能，毛霉素目霉菌对金属吸附能力的范围较广，有望成为优良的吸附剂。3.2酵母对重金属的吸附酵母对重金属的吸附，国内有这方面的报道，李明春等[4]利用活性和非活性假丝酵母菌对铜、镉、镍的吸附能力进行研究，实验表明，30min时吸附量已达到总吸附量的90以上。李峰等[5]在对产朊假丝酵母对铜离子吸附机理研究中发现细胞壁是酵母吸附重金属离子的主要部位。细胞壁的蛋白酶酶解实验证明，对胰蛋白酶不敏感的细胞壁嵌合蛋白是铜离子吸附的主要位点。3.3细菌对重金属的吸附细菌对重金属有极强的抗性，可以与重金属之间发生反应，在低浓度下，重金属能促进细菌的发育和生长。AngelaVecchio和D.H.Nies 在研究细菌对重金属的吸附时发现细菌的细胞膜和细胞壁上的各种阴离子基团如磷酸根、乙酸根和氨基酸与重金属发生交联，从而使得细菌能够吸附重金属。AngelaVecchio在实验中发现Brevibacterium菌体在吸附铜、铅和镉的时候，铅的存在可以抑制菌体对铜和镉的吸附。
活性炭吸附法在重金属的去除中的应用-杨龙
活性炭吸附法在重金属的去除中的应用 杨龙 （北京工业大学建筑工程学院，北京 100124） 摘要：由于水中的重金属毒性大、容易被微生物富集、有生物放大效应等特点，因此去除水中的重金属污染是保证水环境健康循环的必须环节。重金属的去除方法很多，其中利用活性炭吸附水中的重金属是一种成熟的技术，但是活性炭吸附技术受到许多因素的影响，如活性炭自身的性质、PH值、水中其他共存物质的影响等。另外，活性炭的再生费用较高，改变活性炭的表面基团的性质能够提高活性炭吸附性能，在活性炭表面固定微生物能够改善吸附重金属的性能，延长活性炭的再生周期。 关键词：重金属污染；活性炭吸附技术；影响因素；活性炭改良 Abstract: Heavy metals in water are very toxic, easy to microbial enrichment and amplification, so the removal of the heavy metal pollution is essential to ensure healthy water environment. There are many ways to remove heavy metals, and activated carbon adsorption is a mature technology to remove heavy metals in water, but the activated carbon adsorption technology is influenced by many factors, such as the character of the activated carbon itself, PH value, other pollutants. In addition, the cost is very high to regenerate activated carbon, and surface chemical modification can increase the removal efficiency of heavy metals. Meantime, Microbes are incubated on the activated carbon can extend the activated carbon regeneration cycle. Keywords: heavy metal pollutions; activated carbon adsorption technology; influential factors; activated carbon modification 1.引言 近年来，许多河流受到重金属的污染。水环境中的重金属来源很广，如冶金工业废水、制药废水、化工产业废水、电子产品垃圾等。重金属目前没有严格的统一定义，一般认为金属的比重大于4g/cm3或5g/cm3的金属。重金属在周期表中多为过渡元素，有特殊电子层结构，最外的s层的电子数为1-2，次外层d层未被饱和，因此易于接受外来电子。重金属有多种价态，能与水环境中的多种物质结合。重金属在水环境中有多种存在形式，如以游离离子形式、络合物形式、沉淀物形式、固体颗粒的形式存在，还有如金属汞、二甲基汞是以气态化合物形式存在。 《生活饮用水卫生标准》GB 5749—2006中的毒理学指标规定了一些重金属的标准，比如汞、镉、铬、铅等重金属。在很低的浓度下就表现出毒性。一般重金属产生毒性的范围，在天然水中大约1-10mg/L之间，毒性较强的金属如汞、镉等产生毒性的浓度范围为0.01-0.001mg/L以上。金属经甲基化作用形成毒性更强的有机金属化合物。重金属[1]容易被微生物富集、有生物放大效应、毒性大等特点，因此水中的重金属污染不仅污染了水环境,也严重危害了人类及各类生物的生存。 目前对于水中重金属的处理方法主要有吸附法、絮凝沉淀法、膜分离技术、生物方法和有机材料法等[1]。活性炭常被用于处理水中多种痕量重金属离子和有机物。活性炭对重金属的吸附作用实际为吸附和脱附两个过程的竞争。活性炭是多孔性的非极性吸附剂，活性炭属于无定型炭或微晶型炭，其结构与石墨相类似，但是活性炭的微晶型炭的结构要比石墨的结构缺乏完整性。Biscoe和Warren[２]将活性炭的这种排列称为乱层结构。由乱层结构的炭排列成的一个单位，称做一个基本结晶。这个基本结晶的大小随炭化温度的变化而变化，基本结晶的错动便成为孔隙，这是起吸附作用的部位。活性炭的吸附特性[2]，不仅受其孔隙结构的影响，同时也受化学组成的制约。活性炭基本结构不规则的另一个原因是由于杂原子的存在。各种各样的杂原子或有杂原子形成的官能团，从而改变吸附特性的现象。活性炭吸附与其表面的基团类型相关，有人认为活性炭表面的基团可以分为含氮基团和含氧基团，一般来说，活性炭的氧含量越高，其酸
(完整版)第五章生物吸附剂与重金属的生物处理
第五章生物吸附剂与重金属污染的生物处理 重金属污染主要来自燃料燃烧、施用农药、采矿冶金以及生产工业无机化学品、颜料、油漆、铀、电镀、石油精炼等的生产废水和废弃物的渗滤液；重金属污染主要指汞、砷、铅、锡、锑、铜、镉、铬、镍、钒等。这些元素以各种各样的化学形态存在于空气、水体和土壤中。重金属不仅对水生生物构成威胁，而且可通过食物链积累到较高浓度，并最终危害到人类的健康和生存。重金属被生物体吸收后，除以单个离子存在外，还可与生物体内的蛋白质、脂肪酸、羧酸及磷酸结合，形成有机酸盐、无机酸盐和螯合物。重金属在水体中不但不能被生物利用降解，且某些重金属还可在微生物的作用下转化为毒性更强的有机态，如甲基汞。因此，各国对于重金属的污染均给予了高度重视，并采取水体重金属污染源头控制和工程治理相结合的防治对策。以往人们对环境中重金属污染治理常采用物理化学方法(吸附、沉淀、离子交换、电解、膜分离、氧化还原等)，虽然能够将重金属从水体中去除，但成本较高，且易引起二次污染；当水体中的重金属浓度较低时，不仅去除率不高，还存在运行费用高的问题。为了满足人们对环境质量日益严格的要求，研究的重点巳集中在新兴的生物环境治理领域---生物吸附技术应用愈来愈受到人们的关注。生物吸附是利用生物体及其衍生物来吸附水体中重金属的过程。重金属离子对生物体有很强的毒害作用，超过一定的浓度就会抑制生物生长或使生物体死亡；有些微生物如藻类、细菌、真菌本身或是经过驯化后对重金属有一定的耐受性，能够去除水中重金属离子。现有的研究表明，与传统的处理方法相比，生物吸附技术具有如下优点：在低浓度下重金属可被选择性地去除；节能、处理效率高；操作时的pH 值和温度条件范围宽；易于分离回收重金属；吸附剂易再生利用。 第一节生物吸附处理重金属污染的原理和机制 重金属污染的生物处理技术是利用生物作用、削减、净化土壤和水体中的重金属或降低重金属毒性。一些重金属离子长期在环境中积累，使得环境中的一些
蓝藻对重金属的生物吸附研究进展
第25卷 第4期海洋环境科学Vol.25,No.4 2006年11月MARIN E ENV IRONM EN TAL SCIENCE Nov.2006 【综 述】 蓝藻对重金属的生物吸附研究进展 陈思嘉1,郑文杰1,2,杨 芳1,2 (1.暨南大学化学系,广东广州510632;2.暨南大学水生生物研究所,广东广州510632) 摘 要:生物吸附作为目前重金属废水处理中最有前途的方法之一,其吸附机理、吸附量影响因素、吸附模型、吸附工艺以 及各种生物吸附剂的吸附特性等已被广泛研究。寻找对重金属具有特异性吸附与较强吸附能力的生物体是生物吸附领域的一个永恒课题。蓝藻是世界上分布最广的生物,本文较全面的介绍了蓝藻对重金属的吸附特性与基因工程在构建高吸附性能蓝藻方面的研究进展,并对生物吸附剂的开发应用前景作了展望。 关键词:蓝藻;重金属;生物吸附;废水处理 中图分类号:X55;Q949122 文献标识码:A 文章编号:100726336(2006)0420103204 Study advances on heavy metals bio2absorbed by cyanobacteria CHEN Si2jia1,ZHEN G Wen2Jie1,2,Y AN G Fang1,2 (1.Department of Chemistry,Jinan University,Guangzhou510632,China;2.Insititute of Hydrobiology,Jinan University; Guangzhou510632,China,) Abstract:The bio2absorption is one of the most promising technology in treatment of wastewater contained the heavy metals at pre2 sent.The bio2absorbing mechanism,models,technique,factors,affect capacity and properties have been widely studied.Seeking the organisms,which have excellent absorbency to the heavy metals in the wastewater is a permanent work in the research. Cyanobacteria is the most widespread life in the world.The bio2absorption properties of cyanobacteria are summarized in this paper, and progress in the construction of cyanobacteria of high bio2absorption performance by gene engineering is also introduced.The prospect of development and application of bio2absorbents is elucidated. K ey w ords:cyanobacteria;heavy metals;bio2absorption;wastewater treatment 在众多的重金属废水处理方法中,生物吸附是最有效与最有前途的方法之一。用于生物吸附的原料有细菌、真菌、藻类、少数高等植物及其代谢产物以及淀粉、纤维素、壳聚糖等有机物。生物吸附剂的来源是影响其制造成本的最重要的因素[1]。从经济角度考虑,人们已将目光投向发酵工业中大量的废菌体、废水处理厂的剩余活性污泥和丰富的藻类资源上。 许多藻类具有富集金属的能力,其吸附性能往往比其他生物高。其中褐藻对重金属的生物吸附研究已有较全面的综述报道[2]。蓝藻是世界上分布最广的生物,在淡水、海洋和陆地都能见到蓝藻的踪迹,许多种类还能生长在极端环境下,具有很强的抗逆性。在生物进化上,蓝藻是唯一的原核藻类,与其他真核藻类有明显的不同点,其细胞结构更接近于光合细菌,因此也称蓝细菌。在生物吸附研究中,蓝藻与其他藻类常被视为两类性质不同的吸附材料[2,3]。蓝藻丰富的生理生化特性决定了其吸附特性有别于其他藻类,关于蓝藻对重金属的吸附研究目前非常活跃。 1 蓝藻吸附重金属的生理生化基础 生物体对重金属的选择性吸附与吸附效率很大程度上是由细胞壁的性质决定的。藻类细胞壁带一定的负电荷,具有较大的表面积和粘性,可提供许多官能团如羟基、羧基、氨基、酰胺基、磷酸根等与金属离子结合。一些 收稿日期:2005205223,修订日期:2005207229 基金项目:教育部重点项目(01141);广州市科技计划项目(20012J2010201) 作者简介:陈思嘉(1980-),女,广东省汕头市人,硕士研究生,研究方向:生物无机化学。 通讯联系人:郑文杰.E2mail:tzhwj@https://www.360docs.net/doc/ec9006473.html,