生物吸附剂及其吸附性能研究进展
四种生物吸附剂对铀的吸附性能研究
（ ．中国科学 院 广州地球化学研 究所 ，广东 广州 ５ ０４ ； １ １６ ０ ２ ．南华大学 化学化工 学院 ，湖南 衡阳 ４ １０ ；３ ２ ０ １ ．湖南中成 化工有 限公 司，湖南 株 洲 ４ ２ ０ ） １０ ５ 摘要 ： 以保护环境为 目的 ， 以寻求廉价而有效 的生物吸 附材料为 出发点 ， 究 了啤酒酵母菌 、 海海草 、 研 北 榕树叶 、 杉 树皮等 ４种 吸附剂对铀 的吸附性能 的影 响。结果表明 ： ４种吸附剂对 低浓度铀具有很好 的富集作用 ， 吸附率都在 其 ９ ％ 以上 ； ９ 每种吸附剂都存在 １ 个最适 ｐ Ｈ值 和 １ 个最佳投 放质量浓 度 ， 次对应 为 ４ ０ ． ４ ． ，． —４ ０， 依 ． ＿５０，—４ ５ ３ ５ ．
ｕ ａ ｉ ｍ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｎ，ａ ｄ ｃ ｒｅ ｐ ｎｄ ｎ ｌ ｈ ｐ ｉ ｌ Ｈ ａｕ ｓ４． ５． ｒ ｎ ｕ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｉ ｏ ｎ ｏ ｒ ｓ ｏ ｉ ｇｙ ｔ ｅ ｏ ｔｍａ ｐ ｖ ｅ ｉ ０－ ０，４＿ ． ｌ ４ ５，３． ４ ． ５ ０，３． ０４ ． ｎ ｈ ０ ａ ｄ ｔｅ ｏ ｔ ｌｍａ ｓｃ ｎ ｅ ｔａｉ ｎ ｉ ０，１ ｐ ｉ ｓ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｓ １ ｍａ ｏ ２，８，１ ／ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ．Ｔ ｅ ＵＯ２ ｂｏ ｏ ｔｏ ｒ ｃ ｓ ｙ ｔ ｅ ｅ ｂｏ ｏ ｂ ｎ ｓ ０ ｇ Ｌ ｅ ｐ ｃｉｅ ｙ ｈ ｉｓ ｒ ｉｎ ｐ ｅ ｓｂ ｈ ｓ ｉｓ ｒ ｅ ｔ ｐ ｏ ｉ ｌ ｔ ｈ ｒ ｕｎ ｌ ｆ ｓ ｗｅｌ ｗｉｈ ｔ ｅ Ｆ ｅ ｄｉ ｈ ａ ｄ ｔ ｅ Ｌ ｎ ｍｕ ｒ ａ ｓ ｒ ｔ ｎ ｅ ｕ ｔｏ ． Ｔ ｅｒａ ｓ ｒ ｔ ｅ ｑｕ ｎ ｉｙ ｏ ｒ ｎ ｕ ｉ ｔ ｃ ｎ ｈ ａ ｇ ｉ ｄ ｏ ｉ ｑ ａｉｎｓ ｈ ｉ ｄ ｏ ｉ ａ ｔｔ ｎ ｕ ａ ｉ ｍ ｓＳＣ ｐ ｏ ｐ ｖ ＢＬ，ＳＷ ｎ Ｃ ｒ ｍ ｒ ｏ ｌｓ ｅ ｈ ａａ ｃ ａ ｌ ｏ ｃ ｎ ｒｔｏ ｓ ｔ ａ ． ａ ｄ Ｆ ｆｏ ｍｏ ｅ ｔ ｅ ｓｗｈ ｎ ｔ ｅ ｂ ｎ ｅ ｂ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔａｉ ｎ ｉ ｈｅ ｓ ｍｅ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ：ａ ｃ ａ ｏ ｃｓｃ ｒｖｓａ ｙ ｗｏ ｄ ｓ ｃ ｈ ｒ ｍｙ ｅ ｅ ｅ ｉｉｅ；ｓ ａ ｅ ｅ ｗｅ ｄ；ｂ ｙ ｅ ｖ ｓ ｉｒｙ ｃ ｒｅ ｎ ｎ ａ ａ ｌａ ｅ ；ｆ ｒ ｏ ｔｘ；ｕ ａ ｉ ｍ ；ｂ ｏ ｏ ｂ ｎ ｒｎｕ ｉｓｒ ｅ ｔ
生物吸附法处理重金属废水研究进展
研究成果和不足：吸附法在重金属废水处理方面取得了显著的研究成果。首 先，针对不同种类的重金属废水，研究者们发现了多种高效、稳定的吸附剂，如 活性炭、树脂和生物质材料等。其次，通过改性技术，这些吸附剂的性能得到了 显著提升，为实际应用提供了良好的基础。此外，研究者们还研究了吸附剂的再 生和循环使用问题，为降低处理成本提供了有效途径。
生物吸附法处理重金属废水研 究进展
01 摘要
目录
02 引言
03 一、生物吸附法原理
04 二、影响因素
05
三、应用现状及未来 发展趋势
06 参考内容
摘要
本次演示综述了近年来生物吸附法在处理重金属废水领域的研究进展。生物 吸附法利用微生物、植物、藻类等生物体对重金属的吸附作用，实现对废水中重 金属的有效去除。本次演示介绍了生物吸附法的原理、影响因素、应用现状及未 来发展趋势，旨在为相关领域的研究和实践提供参考。
研究现状：在吸附法处理重金属废水的研究中，主要涉及吸附剂的选取和改 性两个方面。目前，常见的吸附剂包括活性炭、树脂、生物质材料等。活性炭具 有高比表面积、发达孔结构和良好的吸附性能，是重金属废水处理中最常用的吸 附剂之一。树脂作为一种高分子聚合物材料，对重金属离子具有较强的吸附能力。 生物质材料则具有来源广泛、可再生等优点，成为研究的新方向。
二、影响因素
1、生物体种类：不同种类的生物体对重金属的吸附能力存在差异。例如， 某些微生物具有较强的吸附能力，而某些植物则对某些重金属具有较高的选择性。 因此，选择合适的生物体是提高生物吸附效果的关键。
2、重金属种类和浓度：不同种类的重金属离子对生物体的吸附能力不同。 一般来说，高浓度的重金属离子对生物体的毒性较大，可能导致生物体死亡或降 低吸附效果。因此，在实际应用中，需要根据废水中重金属的种类和浓度选择合 适的生物体和处理条件。
生物吸附剂及其应用研究进展
（． １ 江苏工业学院化工 系， 江苏 常州 ２ ３ １ ； １０６
２南京工业大学化学化工学院， ． 江苏 南京 ２ ００ ） １０ ９
摘要 ： 文针 对生物吸 附剂的研 究情况进行 了综述 ， 绍 了生物吸 附剂的种 类 、 处理 方法及 固定化 方 本 介 预
法， 分析 总结了生物吸 附剂的应 用领域 ， 并对今后 的研 究和开发提 出了建议。
分离能力的生物体及其衍生物 ， 它最早被用于水溶 液体 系中重金属等无机物的分离 ］ 。随着技术的发 展， 近来也被用于染料 、 杀虫剂等生物难 降解 和有 毒害有机物的分离与富集 。由于具有来源丰富、 成 本低廉 、 选择性 强 、 去除效率高等特点 ， 生物吸附剂 及其应用领域得到了开发和拓展。
ｓ ｃ ｓｍｏ ｅ ｕ ａ ｉｔ ｌｔ ｎ ｓ ｐ ｒ ｒ ｉａ ｕ ｄ ｅ ｔ ｃｉｎ ｍｉｒ ｗａ ｅ ｅ ｔ ｃｉ ｎ ａ ｃ ｌｒ ｔ ｄ ｓ ｌｅ ｔｅ ｔａ ｔ ｎ ｕ ｈ ａ ｌ ｃ ｌｒｄ ｓ ｌ ｉ ， ｕ ｅ ｃ ｉ ｃ ｌ ｌ ｉ ｘｒ ｔ ， ｉａ ｏ ｔ ｆ ａ ｏ ｃ ｏ ｖ ｘ ｒ ｔ ， ｃ ｅ ｅ ａｅ ｏ ｖ ｎ ｘｒ ｃ ｉ ， ａ ｏ ｏ ｕ ｔ ｓ ｕ ｄ ａ ｓｓｅ ｘｒ ｃ ｉｎ ｃ ｒ ｍａｏ ｒ ｐ ｙ ｍｅ ｒ ｎ ｅ ａ ａｉｎ ｃ ｐ Ｈ ｒ ｌ ｃ ｏ ｈ ｅ ｉ， ｓ ｉ ｎ ｎ ａ ｄ ｌ ａ ｏ ｎ ｉ ｄ ｅ ｔａ ｔ ， ｈ ｏ ｔｇ ａ ｈ ， ｒ ｓ ｔ ｏ ｍｂ ａ ｅ ｓ ｐ ｔ ， ａ ｉ ａ ｙ ｅｅ ｔ ｐ ｒ ｓｓ ｒ ｏ ｒ ｐｎ ｉｇｂ ｎ
生物吸附（ｉ ｏ ｔ ｎ 为“ ｂ ｓｒ ｉ ） 利用微生物 （ ｏ ｐｏ 活的 ， 的或 死
它们 的衍生物 ） 分离水体系中金属离子的过程”ｌ 『１ ４。 ５
啤酒酵母生物吸附剂的应用研究进展
过物理化学预处理的啤酒酵母 、改性 啤酒酵母 、化 学修饰啤酒酵母㈣等。
啤酒酵 母作 为吸 附材料 经历 了 以前 的单 一 的活
分离法 、氧化还原法等 ，但这些方法都二次污染
严 重 ，且 在 处 理 １ １０ｍｇＬ ～ ０ ・ 的重 金 属 废 水 时 处 理成本 过高 ，经 济上不合 算 。
Ｃｓ 帅 ｒ Ｐ “、 Ａｍ 、 Ｃ ３７ 、 Ｓ、 ｕ ｅ＋ ， ［ 。
基金项 目：黑龙江省普通高等学校青年学术骨干支持计划项 目 （ 黑龙江省教育厅 １５ Ｇ ０ ） １ ２ ０ ６ ；黑龙江省博士后基金资助项 目（ Ｒ 一 Ｌ Ｂ
０ Ｏ ８） Ｄ６
作者简介：盂庆娟（９ ０ ） １８ 一 ，女，黑龙江人 ，助理实验师 ，硕士， 主要从事环境生态方面的研究工作。Ｅ ｍ ｒ ｍｑｌ １ ＠ｔｍ ｃｉ — ａ ： ｊＯ ２ ０ ．ｏ ｌ ｎ 通 讯 作 者 Ｅ ｍａｌｚａｇｈｂ ｅｕ ｅ ｕｃ — ｉ ｈｎｙ ｒ＠ｎａ ．ｄ． ｎ ：
表１ 总结 了啤酒酵母在不 同的条件下吸附不同
离 子 的吸附 容量对 比。 由于试 验条件 的不 同 ，很 难 Nhomakorabea １ 期 Ｏ
盂 庆娟 等 ：啤酒酵母 生物吸附剂的应用研究进展
通过相关 的试验数据 比较得到啤酒酵母吸附容量 的 大小㈣，表 １ 仅做定性 比较。
表 １ 啤酒酵母在不同条件下吸附不同离子的吸附容量对比
有人尝试利用琼脂等材料对啤酒酵母细胞进行固定 化 ，但是相对于前两者来说 ，效果不是很理想。
１ 啤酒酵母用 于生物 吸附的形式
用于生物 吸附的啤酒酵母 的形式多种 多样 ， 有活性 啤酒酵母和非 活性 啤酒酵母 固定化 啤酒
收 稿 日期 ： ２０ — ３ １ ０ ７０—２
吸附分离技术的应用与发展研究
吸附分离技术的应用与发展研究随着化工、生物工程、制药等行业的不断发展，对于分离纯化技术的需求也越来越高。
在这种情况下，吸附分离技术逐渐受到人们的关注。
本文将探讨吸附分离技术的应用和发展研究。
一. 吸附分离技术的定义吸附分离是一种将固体或液体分离物质从混合物中移除的技术，利用了吸附剂（比如选择性树脂、多孔材料等）对混合物中某些成分的吸附性能，使它们分离出来。
与蒸馏、萃取等分离技术相比，吸附分离技术具有高效、低成本、易操作和可持续性等优点。
二. 吸附分离技术的应用吸附分离技术已经在多个领域得到应用，下面将对其中几个常见的领域做简要介绍。
1. 生物制药吸附分离技术可以用于生物制药中的蛋白质分离和纯化。
由于蛋白质的稳定性和活性对于生物制药的质量至关重要，吸附剂的选择应该是具有特异性且不会对蛋白质造成损伤的。
例如，蛋白A亲和树脂可以用于人源性IgG的分离，钙离子亲和树脂则可以用于酪蛋白激酶的纯化。
2. 污水处理污水中有很多有害物质如重金属离子、有机物以及微生物等，污水处理的目的就是将这些物质从污水中去除。
吸附分离技术可以利用吸附剂吸附目标物质，例如以改性粘土为基质的吸附剂可以用于去除重金属离子，而活性炭则可以用于吸附有机物。
3. 食品加工吸附分离技术可以用于食品加工中去除污染物、调味品或者用于分离颜色分子。
例如，合成聚苯乙烯微球可以用于食品中铬离子的去除；木质素树脂则可以用于咖啡因的去除。
三. 吸附分离技术的发展研究随着技术的不断进步和吸附分离技术的应用领域不断扩展，吸附剂选择、吸附机理以及吸附过程优化等方面的研究也变得越来越重要。
1. 吸附剂的选择选择正确的吸附剂是实现高效分离的关键因素。
随着化学合成和材料科学的快速发展，新型吸附剂的不断涌现和吸附性能的不断提高，为吸附分离技术的应用提供了更多的选择。
2. 吸附机理吸附机理研究的目的是深入了解吸附剂选择的原理，并发掘新的吸附机理。
例如，分子动力学方法可以用于揭示吸附剂-物质分子间的相互作用，以及吸附过程的动力学。
吸附法去除水中六价铬的研究进展
本次演示旨在探讨玉米秸秆的改性及其对六价铬离子吸附性能的影响。近年 来，随着环境污染问题的日益严重，寻找高效、环保的污染治理材料已成为研究 热点。玉米秸秆作为一种丰富的生物资源，具有很好的应用前景。本次演示将介 绍玉米秸秆的改性方法及其对六价铬离子吸附性能的影响，为环境保护和污染治 理提供新的思路。
三、研究进展
近年来，研究人员针对皮革中六价铬的测定方法进行了大量研究。在样品处 理技术方面，研究者们探索了各种样品预处理方法，如超声波辅助萃取、加速溶 剂萃取、微波辅助萃取等，以提高样品的提取效率和测定准确性。在测定方法与 标准方面，分光光度法、电化学法、色谱法、原子吸收光谱法等都有应用报道， 但各方法之间的准确性和重复性存在差异。
综上所述，玉米秸秆的改性及其对六价铬离子吸附性能的研究具有重要的理 论和实践意义。通过改性处理，可以提高玉米秸秆对六价铬离子的吸附能力，从 而有效治理环境污染。然而，仍需进一步研究以完善改性条件和评估其在实际环 境中的应用效果。
一、引言
随着工业和农业的快速发展，水体中重金属离子污染的问题日益严重。这些 重金属离子，如铅、汞、镉等，对环境和人类健康构成严重威胁。因此，开发有 效的重金属离子去除技术成为当前研究的热点。海藻酸钠基吸附材料由于其独特 的物理化学性质，如高吸附容量、快速吸附等，在水体重金属离子去除领域具有 广阔的应用前景。本次演示将综述海藻酸钠基吸附材料去除水中重金属离子的最 新研究进展。
最后，在实际应用中，如何实现高效、环保的六价铬去除仍需考虑许多实际 问题。例如，如何实现大批量生产高品质的吸附剂；如何在保证去除效果的同时 降低运行成本；如何合理规划设计水处理流程等问题都需要在实际应用中进行深 入研究和探讨。
总结：
本次演示介绍了吸附法去除水中六价铬的基本原理和影响因素，并展望了未 来的研究方向。尽管该领域已经取得了一定的进展，但仍有许多问题需要进一步 研究和探讨。希望通过不断的研究和实践探索，进一步推动该领域的发展并提高 实际应用中的处理效果和效率。
蘑菇生物吸附重金属的研究现状和发展趋势
的 传质速 度不 能满 足内表 面物理 、化学吸 附 吸 附时间是影响 重金属吸附的 重要 因素 ， 与生 物积 累的 反应潜 能而 产生 了内扩 散阻 力 适 当的增加 处理时 间可有效 去除 重金 属。 菌 的缘 故。吸 附剂的粒 径在 ｌ ３ ｔ 之间较为 ｍｍ 丝体生物 吸附是一个快速 平衡的过程 ， 一般 只 合 适 。 需要 ３ ｒｉ ０ ｎ左右 。不 同振 荡吸附时 间对吸 附 ａ 生物 吸附剂的预处 理也影响吸附效 果 ， 预 效 率的 影 响 不 明 显。 处 理 的 主 要 方法 有 酸 碱 处 理 、 热 处 理 、碎 吸附液 ｐ Ｈ值是影响吸附的关键 因素 。众 裂 、无 机盐 活化 等 ， 主 要 目的是 使 吸附剂 其 多研究表 明 ， 在适宜的 ｐ ４～６ 范围内 ， Ｈ（ ） 吸附 表 面去 质子 化 、活化 吸 附位 点 ， 善 吸附剂 改 量随 ｐ Ｈ值 升高 而增大 ， 但金属吸附量与 ｐ Ｈ值 化学性能 。吴涓等｜１ 究表明 ， 】 人研 经过 Ｎ Ｏ ａＨ 之 间并不 呈简单的线性 关系 ； 溶液 ｐ 值影 响 溶液处 理的 白腐真 菌其 吸附 能力 明显高 于用 Ｈ 细胞表面金 属吸附点和金 属离子 的化学状 态 ， 盐 酸溶 液 、乙醇 溶液 、热处 理和未 处理 的 白 当 Ｐ Ｈ 值 过 低 时 ，溶 液 中 大量 水 合 氢 离子 腐 真菌 ， ａ 当Ｎ ＯＨ溶液浓 度为 ０１１ Ｌ ．ｎｌ 时吸附 ／ （ 会与重金属 离子竞争吸附活性位 点 ， ＨＯ ） 并 量 最 大 ， ２ ６ ｍｇ 为 ３． ６ ／ｇ。 ｔ 使菌体细胞 壁质子化 ， 增加细胞表面 的静 电斥 １ ３ 吸 附原 料类型 ． 力； ｐ 当 Ｈ值超过 金属离子微沉淀上限时 ， 重金 蘑菇 作为 吸附 材料 的部分 主要 是子 实体 属离子 会形成氧化物沉淀 ， 吸附不能进行下去 。 和 菌丝 体 。 目前 国 内 关 于这 方 面 的 研 究 极 张丹和高建伟 等在用毛木耳 菌丝体生物吸附 少。张丹 和高建伟 曾研究 了毛木 耳菌丝体 Ｃｕ 时发现 ， 较适 的 ｐＨ值 范围为 ４～６。 和 子实体对 Ｃ Ｉ ｂ ｕ ｆ Ｐ 的生物吸附 ， 进行 了 ｌ 并 在一定范 围内 ， 属离子浓度与吸 附剂用 热 力 、 金 学 动力学 等机理方面的研究 。 响亮等 潘 量 的比值 （ ｏ Ｍ） Ｃ ／ 越大 ， 单位 吸附剂 的吸附量 用 经海藻 酸钙凝 胶固定 化的平 菇子 实体对 越 大。 Ｃ ／ 值 的选取 要兼顾 重金属的有 效 Ｐ 进行生物 吸附研究 ， Ｌ ｎ ｍｕｒ ｏＭ ｂ 用 ａ ｇ ｉ 吸附等 去 除与吸附剂的 充分利 用 ， 当提高 Ｃ ／ 值 温线 模型校正平衡 吸附 数据 ， 适 ｏＭ 探讨其对 Ｐｂ ２生 有 利于 吸附 剂的有 效利用 Ｉ 】 。 物 吸附的动力学 ， 出整 个吸附过程存在 多种 得 温 度不 同对 吸附量的影响也 不同 ， 主要通 吸附机 制 。 ａ Ｇｌ ｅ等 研 究了 ｌ 种蘑菇对 Ｃ ？ ８ ｕ 过 影响 生物 吸附剂 的生理 代谢 活动 ， 基团吸 生 物吸 附 ， 出毛木耳 吸附 能力最 强的结 论。 得
生物炭吸附重金属离子的研究进展
生物炭吸附重金属离子的研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染问题日益严重，对人类健康和生态环境构成了严重威胁。
重金属离子具有生物毒性、持久性和难以降解等特点，其在水体、土壤和大气中的累积会对生态系统产生长期的负面影响。
因此，开发高效的重金属离子去除技术成为了当前环境保护领域的研究热点。
生物炭作为一种新兴的吸附材料，因其独特的物理化学性质，如高比表面积、丰富的官能团和良好的生物相容性等，在重金属离子吸附领域展现出了巨大的应用潜力。
本文旨在对生物炭吸附重金属离子的研究进展进行综述，以期为相关领域的研究提供有益的参考和启示。
本文首先介绍了重金属离子污染的现状及危害，阐述了生物炭的来源、制备方法和表征手段。
随后，重点综述了生物炭吸附重金属离子的机理、影响因素和吸附性能评价方法。
本文还讨论了生物炭在实际应用中的优缺点及改进策略，并展望了生物炭在重金属离子吸附领域的未来发展方向。
通过对相关文献的梳理和评价，本文旨在为相关领域的研究者提供全面的信息参考，推动生物炭在重金属离子吸附领域的应用和发展。
二、生物炭的制备与表征生物炭的制备是吸附重金属离子应用中的关键步骤，其过程涉及生物质原料的选择、热解条件的优化以及炭化产物的后处理。
常用的生物质原料包括农林废弃物、水生生物以及城市有机废弃物等，这些原料具有来源广泛、可再生、环境友好等特点。
热解条件如温度、气氛和升温速率等，对生物炭的理化性质如比表面积、孔结构、表面官能团等具有显著影响。
生物炭的表征是评估其吸附性能的基础。
常用的表征手段包括扫描电子显微镜（SEM）观察其表面形貌，透射电子显微镜（TEM）分析其内部结构，比表面积和孔径分布测定仪（BET）测定其比表面积和孔结构，以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）和射线光电子能谱（PS）分析其表面官能团和化学元素组成。
这些表征手段有助于深入了解生物炭的结构和性质，从而指导其在实际应用中的优化。
近年来，随着制备技术的不断创新和表征手段的日益完善，生物炭的制备与表征研究取得了显著进展。
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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]。
海草能积累Ｃｄ和Ｃｕ[7];马尾藻类海草废生物体能够去除100%Ｃｄ2+和99.4%的Ｚｎ2+[8]。
一些大型海藻,它们的吸附容量比其它种类生物体高得多,甚至比活性炭、天然沸石的吸附容量还高,与离子交换树脂相当[9,10]。
2真菌生物吸附剂2.1来源。
真菌在自然界中分布很广,土壤、水、空气和动植物中均有它们的存在。
现已记载的真菌约有12万种,包括单细胞的酵母菌、小型霉菌和产生子实体的大型真菌,它们中的大多数都应用于工业生产。
如生产抗生素的一些青霉菌属、链霉菌属菌株;生产脂肪酶、柠檬酸、酱油等所产生的各种曲霉废弃菌丝体;进行类固醇转化的黑根霉;而酵母则是工业上最重要、应用最广泛的一类微生物。
这些废弃菌体在多数情况下都被当作废弃物掩埋或焚烧。
试验研究表明,它们对重金属有潜在的吸附能力,利用它们来吸附去除污水中的重金属,可以节约处理费用,达到以废治废的目的。
2.2细胞壁结构特性。
类似于藻类,真菌的细胞壁只是在结构上类似于植物的细胞壁,但在生物化学有区别。
虽然纤维素存在于某些真菌中,但许多真菌的细胞壁不含纤维素。
几丁质是许多真菌细胞壁的结构物质,它存在于微纤丝束内,类似于纤维素。
其它的葡聚糖,如甘露聚糖、半乳聚糖和氨基葡萄糖可替代几丁质存在于某些真菌的细胞壁中,真菌的细胞壁通常含80%～90%的多糖。
在重金属的吸附过程中,起主要作用的是几丁质和葡聚糖[11-13]。
2.3真菌对重金属的吸附。
尽管真菌都具有较强的吸附重金属的能力,但不同的真菌其吸附能力也不同。
来自于酿酒厂的废菌体啤酒酵母,它可以吸附多种重金属离子和放射性核素,而且水中的一些常见的离子K+、Na+、Ca+、Mg2+及盐度对吸附的影响很小或不影响[14,22]。
曲霉属的一些真菌菌株,对多种重金属和放射性核素的吸附效果也很好。
如酱油曲霉对Pb2+和Cd2+的吸附率分别为69.76%和72.28%,米曲霉为60.64%、81.34%[13],无花果曲霉对铅的吸附率可达92.44%[23];无花果曲霉能够很快地从水溶液中去除U(IV),最大吸附容量423mgU/g生物干重,Fe2+等的存在对铀的吸附去除无影响[24]。
在脂肪酶生产期间产生的废弃菌丝体显示出了良好的铜吸附容量(160～180mg/g干生物量),并且不受竞争离子的影响[25]。
根霉属的菌株对大多数的金属也有良好的吸附效果。
根霉进行固定化后,对Cd的最大吸附量为34.5mg/g,为非固定化的一倍[18]。
少根根酶不仅对铅有很高的吸附容量,而且还是一种很有前途的处理核工业的放射性废水的吸附剂[28-30]。
医药工业废弃菌体产生的黄青霉菌、龟裂链霉菌对铅也有很好的回收作用[32,33]。
其它的一些真菌,如白腐真菌对铅的吸附量最大可达108.4mg/g[34],吸附率可达95%左右[34,35]。
3细菌生物吸附剂3.1 来源。
细菌是地球上最丰富的微生物,地球上的总生物量约为1018ｇ,细菌占了其中的大部分。
它像真菌一样,也广泛的应用于工业生产中,如我们现在所使用的抗生素,除少部分来自于真菌外,大多来自于细菌;还有一些酶类的生产,如洗衣粉中的酶,大多是嗜碱细菌,主要是芽孢杆菌属的菌株;在维生素、氨基酸、醋的生产中,也要不可避免地使用细菌。
而用来吸附去除重金属的细菌菌株,大多是从矿坑水、矿土、矿区土壤或富含重金属的污水中分离出来的对重金属有耐受性的细菌菌株和工业生产中的废菌体。
3.2 细胞壁结构特性。
细菌细胞壁中有一坚硬的层,主要用于支撑细胞壁,其化学组成为肽聚糖。
肽聚糖的基本结构是一薄片层,由两种糖的衍生物即N—乙酰葡萄糖胺和N—乙酰胞壁酸以及一组氨基酸,即L—丙氨酸、D—丙氨酸、D—谷氨酸及赖氨酸或二氨基庚二酸等组成。
在革兰氏阳性菌中,细胞壁90%由肽聚糖组成。
另一组分为磷壁酸。
磷壁酸是一种酸性多糖,它包含所有的含有磷酸甘油或核糖醇磷酸盐残基的、膜或夹膜多聚体,使整个细胞表面带负电荷,而且影响着离子穿过细胞壁的途径。
在革兰氏阴性菌中,肽聚糖占细胞壁的10%,在肽聚糖外则由另一层壁物质脂多糖组成。
脂多糖是脂类和多糖紧密相连在外层而形成的特异的脂双层结构,一般由核心多糖和Ｏ—侧链多糖两部分组成。
细菌与重金属的吸附作用位点是细胞壁上的羧基和氨基或结构蛋白上的N,P,O等原子[36-40]。
3.3 细菌对重金属的吸附。
芽孢杆菌属的菌株都有强大的吸附金属的能力[41]。
用地衣芽孢杆菌吸附Pb2+时,45min吸附量可达224.8mg/g[39]。
多粘牙孢杆菌对铜有潜在的吸附能力,吸附量可达62.72mg/g[36,37]。
苏云金杆菌不仅可用作生物农药,而且对多种金属具有抗性,并且还是生物吸附的表现型[42]。
现在,用死芽孢杆菌制成了商业用途的球状的生物吸附剂AMT—BIO CLA IM,并已获得了专利。
假单孢杆菌菌属菌株对重金属也显示出了较好的吸附能力。
恶臭假单孢菌能抵抗Cu2+的毒性,并对Cu2+有较好的吸附能力[40,44];胞外高聚物产生菌GX4—1的发酵液经乙醇沉淀后,即得吸附剂WJ—Ｉ,该吸附剂含多糖和蛋白质等成分[15],能吸附水溶液中的Cr(Ⅵ),吸附率最大可达98%,最大吸附量达9.34mg/g[45];嗜硝酸盐假单孢菌能吸附钴离子,并且能抵抗一价离子的干扰[46]。
蓝细菌是一群种类繁多、分布广泛的光能营养菌。
过去由藻类学家对它们进行研究、分类,通常称为蓝(绿)藻。
但由于它们的原核特征,在1996年出版的《细菌名称》中,已将“藻”字改为“蓝细菌”。
螺旋蓝细菌属、念珠蓝细菌属和鱼腥蓝细菌属中的一些菌株对重金属有良好的吸附能力。
盘状螺旋蓝细菌能很快的从金—硫脲溶液中去除金,并不受ｐＨ值的影响[47];最大螺旋蓝细菌吸附镉时,最大吸附量可达43.63mgCd/g活细胞和37.00mgCd/g干细胞[48]。
利用念珠蓝细菌已经制成一种供商业用途的生物吸附剂AlgaSORBs可吸附多种金属[49]。
用碱提取的极生蓝细菌能够从Cd溶液中吸收超过90%的Cd离子,所吸附的金属可占生物体干重的18%。
用满江红鱼腥藻来吸附低浓度铀时,可迅速的使废水中的铀从5.5mg/L降至0.05mg/L.其它的细菌,如藤黄微球菌、紫红小单孢菌、伊纽小单孢菌也能够快速地吸附水中的金属[31,36]。
4 结语生物体是一个方便、廉价能吸附水中重金属的吸附剂的来源,生物吸附法是一种很有发展前途的处理水中的重金属的方法。
工业化的重金属吸附剂需满足三个方面的要求:(1)能够快速有效的进行吸附解吸操作,具有较好的重金属选择吸附特性;(2)成本低廉,再生性能良好;(3)具有较理想的物理、化学和机械性能(包括粒径、空隙度、耐冲击性等),适合于填充各种类型的反应器。
目前人们已经筛选出的重金属具有吸附潜力的生物体基本上能够满足前两个要求,而要满足第三个要求,则还要开展更多的关于生物吸附剂固定化技术的研究,使它能够像离子交换树脂和活性炭那样方便地应用于实际的处理过程中。
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