绿藻对活性染料的生物吸附作用
三种大型海藻对两种碱性染料的吸附研究
三种大型海藻对两种碱性染料的吸附研究染料废水排放量大、色度高、组分复杂,排放到水体后引发的环境问题日益突出。
目前国内外去除废水中染料处理方法很多,但这些方法存在一定的缺点。
大型海藻作为一种新型的生物吸附材料,具有成本低、去除率高等优点,在处理废水方面显示了较大的应用前景,但利用大型藻类去除染料报道较少。
本文利用大型海藻半叶马尾藻、石莼和龙须菜作为生物吸附材料,研究了起始pH、吸附时间、藻粉投加量和染料起始浓度对吸附亚甲基蓝和孔雀石绿的影响;通过吸附等温线、吸附动力学以及吸附热力学对实验数据进行分析,并结合扫描电子显微镜(SEM)观察、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析探讨其吸附机理,为海藻生物吸附剂作为环境功能材料的开发利用提供理论基础。
研究结果如下:1、三种海藻吸附亚甲基蓝的最适pH值为4~7,石莼和龙须菜吸附孔雀石绿的最适pH值为6~7,半叶马尾藻吸附孔雀石绿的最适pH值为5~7。
半叶马尾藻、石莼和龙须菜吸附亚甲基蓝和孔雀石绿分别在60 min和20~30 min 时达到吸附平衡。
随着藻粉投加量的增加,三种海藻对染料的吸附率上升但吸附容量下降。
随着染料起始浓度的增加,三种海藻对染料的吸附容量先增加随后保持稳定。
2、利用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich模型对吸附等温线进行拟合。
三种海藻对两种染料的吸附均更符合Langmuir模型,半叶马尾藻、石莼和龙须菜吸附亚甲基蓝的最大吸附容量分别为729.93 mg/g、709.22 mg/g 和231.48 mg/g,吸附孔雀石绿的最大吸附容量分别为961.54 mg/g、1152.39 mg/g 和182.15 mg/g。
吸附反应均以物理吸附为主。
吸附动力学研究结果表明,准二级动力学模型能较好描述三种海藻对两种染料的吸附,吸附存在电子转移的共价键作用。
颗粒内扩散不是唯一的吸附速率控制步骤。
天然产物对染料的吸附及其在印染废水处理中的应用
天然产物对染料的吸附及其在印染废水处理中的应用【摘要】有色物质的过量排放是当前最为严重的环境问题之一，因此，印染废水中有色物质的去除已成为全球关注的技术问题。
天然产物数量丰富、种类繁多、结构复杂，其中具染料吸附功能的物质包括动、植物材料以及土壤、沸石、颗粒状活性碳与粉煤灰等其它固体材料。
热力学参数的变化表明，天然产物吸附染料的反应多属自发过程，其主要机制为表面吸附与颗粒间的扩散，且不同产物具有各自独特的吸附基团。
因此，天然产物的表面性状、内部孔隙结构以及主要化学基团的分布是决定吸附效率的关键因素。
此外，水溶液中染料浓度、pH值、温度、盐度与接触时间等外在因素亦能有效调控吸附过程。
根据上述机理可对天然材料进行适当的修饰与固定，并将其与相应的最佳反应条件相耦合，实现规模化的试验与应用，从而逐步建立资源节约型与环境友好型的印染废水处理技术体系。
【关键词】天然产物；吸附；染料；印染废水有色物质的过量排放是目前全球面临的共同环境问题，因此，从印染和印刷行业的废水中去除染料和色素已成为解决上述问题的技术难点。
天然产物数量丰富、种类繁多、结构复杂多变，其中许多物质具有较强的吸附染料和色素的功能，故能据此开发与集成印染废水处理的新技术。
具有染料吸附功能的天然产物主要为动、植物材料与其它固体材料等。
动物材料包括蛋壳[1]与骨骼[2]等，植物材料包括香蕉、荔枝与希蒙得木的树干和树皮[3-4]、草[5]、洋麻纤维[6]、藻类[7]以及木屑[8-9]和稻壳灰[10]等，其它固体材料包括土壤[11]、沸石[12] 、颗粒状活性碳与粉煤灰[13]等，上述物质因组分的差异表现出明显不同的吸附染料的功能。
利用物理化学方法可基本描述染料吸附过程的热力学与动力学特征，辅之以分析化学测试，则能大体解释吸附过程的机理。
首先，熵、焓和吉布斯自由能等热力学参数的分析结果可指示吸附反应的性质和方向，例如，稻壳灰对食用靛蓝（IC）染料的吸附与脱脂加州希蒙得木对亚甲基蓝的吸附反应均为自发过程[4，10]；具体而言，土壤对刚果红染料的吸附和用多聚物固定的蛋壳对活性红染料的吸附均属自发的放热反应[11]，而洋麻纤维对亚甲基蓝的吸附和三毛榉锯屑对废阳离子染料孔雀石绿的吸附均属自发的吸热反应[6]；其次，吸附的基本过程与步骤可用动力学模型加以描述，粉煤灰及其合成沸石吸附食用靛蓝的主要机制为表面吸附与颗粒间的扩散作用[13]，以刚果红为对象的动力学实验结果表明，土壤颗粒上表面吸附位点具有非均一性，且吸附过程并非完全受扩散步骤控制[11]，另一方面，用多聚物固定的蛋壳能有效吸附活性红染料，被吸附分子在颗粒间的扩散是吸附过程的限速步骤[1]；此外，天然产物的物理性状与吸附机制密切相关，就活性碳而言，粉末状比颗粒态具有更强的对染料的吸附速率和能力，其原因在于染料本身的渗透阻力[14]；再次，精细的化学分析方法可判定吸附剂的关键基团，从而在微观层次上揭示吸附过程的机理。
2021届高考生物二轮复习常考题型大通关(新高考)非选择题(四)种群、群落与生态系统
2021届高考生物二轮复习常考题型大通关（新高考）非选择题（四）种群、群落与生态系统1.图甲为某温带稀树草原食物网的一部分示意图，图乙为某生物的种群密度与出生率、死亡率的关系图。
请据图回答：(1)在图甲所示的食物网中，狼属于_________第营养级。
在狼与兔的捕食与被捕食过程中，反应敏捷的兔和跑得快的狼均能很好地生存，从生物进化的角度分析，这是二者的_________结果；从生态系统的功能角度分析，信息传递能够___________，以维持生态系统的稳定。
(2)若图乙所示的种群为某鼠种群。
在C点时，鼠种群的年龄组成类型为___________。
在无迁入和迁出的情况下，该种群数量每年均以150%的增长率（出生率-死亡率）增长，若该种群初始数量为N，则两年后它的数量将达到_________。
(3)采用样方法调查该稀树草原中风信子的种群密度，选取样方的关键在于__________。
若同时统计各样方中物种数目，则可以起到调查__________的作用。
(4)在图甲所示的稀树草原的食物网中，最高营养级的能量去向包括_________、________。
假设每种动物从上一营养级不同生物中获得的能量相同且能量传递效率均为10%，若狼种群增重6kg，需要消耗草_________kg。
(5)某年气温明显偏高，食物丰富，稀树草原昆虫数量增多，但并没有呈现“J”型增长的状态，这是_______________（填“负反馈”或“正反馈”）调节的结果。
多年来，该稀树草原牧民大力植树种草，使草原生态环境明显好转，牧业产量呈持续增长势头，说明人类活动能影响群落演替的__________，也使生态系统的抵抗力稳定性得以增强。
2.某野外调查小组在我国东部地区对东部群落进行深入调查，获得下面有关信息资料，请分析回答：（1）调查获得了树林中物种数与面积的关系图（如图1）上图显示，调查该地区物种数的样方面积最好是_____________。
废旧泡沫塑料的两性离子化及其杀藻和染料吸附作用的研究
废旧泡沫塑料的两性离子化及其染料吸附脱色和杀藻作用的研究上海市晋元高级中学邹晨燕摘要：本文提出了一条利用废旧泡沫塑料的新思路，即用它直接合成了一种新型的聚苯乙烯磺酸季铵盐，实现了两性离子化。
发现该盐对酸性染料的亮蓝,湖蓝A和落日黄的吸附量分别是523, 500和458 mg/g,; 分别是活性炭的8.6, 4.6和3.2.倍，显示出了很强的吸附脱色能力。
同时也偶然发现该盐具有很好的杀藻作用，它在2 g /L的浓度下24小时后对蓝藻的杀藻率达到了86%，而且循环使用了三次，仍保持了较高的杀藻作用（分别为85%，82 %，73%）。
由于该盐具有非水溶性，既不会引进二次污染，后处理也十分方便，可期望今后在较难处理的“水华”、印染废水等水环境治理中能够发挥重要的作用。
既可“以废治废”，又可以拓宽废旧泡沫塑料的用途，提高它的附加价值。
关键词：废旧泡沫塑料，聚苯乙烯磺酸季铵盐，染料，吸附，脱色，蓝藻，化学杀藻剂。
聚苯乙烯泡沫塑料（FPS）被广泛地用于隔热、保湿、隔音、包装等领域，废弃物也日益增多，造成了“白色污染”。
因此废旧泡沫塑料的回收利用受到了重视。
如做成涂料、粘胶剂、增稠剂、阻垢剂等[1]，但由于附加价值低，回收利用率不高。
另一方面，我国水资源缺乏，而现有的水环境又严重受到各种带电荷的水溶性化合物如水溶性盐、有机染料等的污染。
于是我设想：是否能在这些废旧泡沫塑料同时引进带正电荷和带负电荷的二种基团，然后利用“异电相吸”的原理，将水环境中的带电荷的有害化学物质吸附而除去？这样，既能达到“以废治废”的目的，又能拓宽废旧泡沫塑料的用途，提高它的附加价值。
在老师们的指导下，首先，我尝试按图1的路线用废旧FPS制备了聚苯乙烯磺酸季铵盐（以下简称PSAS），实现了FPS的两性离子化。
NEt3氯磺酸SO3 CHCH2n2323Cl2n22n n图1 聚苯乙烯磺酸季铵盐的合成路线然后，将所得到的PSAS进行了染料吸附脱色实验。
小球藻对Pb_2_的吸附及生物吸附机理初探
图 $ ’() ! 对 " 变化曲线 *+),-. $ /0. 1,-2.3 (4 ’() ! #$ "
$@ % 吸附液的 <B 对吸附 67$ 8 的影响 实验选择的 <B 范围为 ! S "， 结果如图 % 所示。 因为 当 <B TC 时， 藻细胞会逐渐死亡， 而实验采用活藻体； 当 <BU 5E 时，会产生氢氧化物悬浮物，从而影响吸附效 果。图 % 表明， 低 <B 时， 小球藻对 67$ 8 吸附能力较差， 小球藻对 67$ 8 的吸附能力也降低， 而 <B J # <BU H 时， $8 左右， 小球藻对 67 的吸附能力最好。这是由于溶液的 <B 既影响细胞表面金属吸附点的带电性，也影响金属 离子的水化学效应。 在低 <B 值时， 细胞壁上的反应基团 8 （B%M ） 将和水化的氢离子 紧紧贴在一起， 从而限制金属 离子的靠近， 影响吸附效果。 而当 <B 逐渐增高时更多的 反应基团将带负电，可以充分吸附带正电的金属离子， 从而使吸附能力增强 PCQ 。
生物吸附法回收和去除工业废水中的重金属是 一种较新的技术，用合适的生物体作为吸附材料能 够有效地去除废水中的重金属。 该方法的主要优点在 于能有效地将废水中的重金属离子降到非常低的浓 度
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养， 生长速度快， 是生物技术的很好材料。 作者曾初步 探讨了小球藻对 ./" 0 吸附的影响因素 ] , ^ ， 本文仍以小 球藻为吸附剂，进一步研究其对微量 ./" 0 的吸附富 集过程和机理， 以期对于小球藻应用于含重金属的污 水处理具有一定的指导意义。
， 且所用的生物材料易得， 价格便宜。 研究表明，
绿色藻类的作用和功能主治
绿色藻类的作用和功能主治1. 简介绿色藻类是一类微生物，广泛分布在淡水和海洋中。
它们通过光合作用和吸收营养物质的方式生存，并在自然界中发挥着重要的作用。
以下将介绍绿色藻类的一些主要功能及其主治。
2. 水质净化绿色藻类能够吸收水体中的有机污染物、重金属离子和其他有害物质，帮助净化水质。
它们通过光合作用将水中的二氧化碳转化为氧气，提高水体中的氧含量，改善水体生态环境。
此外，绿色藻类还能吸附悬浮物质和细菌，起到一定的杀菌作用。
3. 生态修复绿色藻类在生态修复中发挥着重要作用。
它们能够吸收、吸附和转化水体中的有害物质，帮助修复受到污染的湖泊、河流和沿海地区。
绿色藻类的生长能力强，繁殖快，可以迅速覆盖污染区域，减少土壤侵蚀，净化土壤。
4. 食物和饲料绿色藻类含有丰富的维生素、矿物质和蛋白质，可作为优质的食物和饲料。
它们可以作为食物补充人体所需的营养物质，尤其适合素食主义者和蛋白质摄入不足的人群。
同时，绿色藻类也可以作为饲料用于养殖业，提供动物所需的营养成分。
5. 化妆品绿色藻类中含有丰富的氨基酸和多糖，具有保湿、抗氧化和抗衰老的功效，因此被广泛应用于化妆品中。
绿色藻类提取物可以滋润皮肤、改善皮肤纹理，减少皱纹和细纹的出现。
此外，绿色藻类还能够舒缓敏感肌肤，减少皮肤过敏症状。
6. 能源源泉由于绿色藻类的生长速度快，营养价值高，可以作为生物能源的重要来源。
绿色藻类通过光合作用将太阳能转化为化学能，可以被用作生物柴油、生物气体和生物燃料电池的原料。
利用绿色藻类作为能源源泉，可以减少化石燃料的使用，降低碳排放，对环境友好。
7. 医疗应用绿色藻类中的一些成分具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤的功效，可以用于疾病的预防和治疗。
研究表明，绿色藻类中的某些多糖能够增强免疫力，提高人体的抵抗力。
此外，绿色藻类中的一些化合物还具有降血压、降血脂和调节血糖的作用，对于心血管疾病和糖尿病等慢性疾病有一定的辅助治疗效果。
8. 环境保护绿色藻类是一类重要的原生生物，是生态系统中的关键环节。
生物燃料 绿藻
最强的生物燃料——“藻类”作为不依赖于化石资源的燃料，生物燃料逐渐得到普遍认可。
但在应用上，使用高等植物的现有手段还存在极限。
其原因在于单位面积的收获量较小，并且还会浪费珍贵的水资源。
作为解决之策，业界开始开发使用藻类的生物燃料。
这样的话，不仅单位面积的收获量可达到现有手段的3～40倍，而且基本上不用水。
不过，要想实用化，今后还必须要降低成本，不断摸索与吸收CO2相结合的方法。
日本经济产业省2010年3月5日就生物燃料提出方针，表示“按LCA（生命周期评估）计算，如果CO2减排量达不到50％以上的话，就不能获得碳中和（Carbon Neutral）认证”。
这是一项非常严格的规定，目前只有利用巴西现有农田种植的玉米、日本国内的甜菜以及建筑废料制成的燃料能够获得碳中和认证。
对于目前仅靠经济合理性尚无法成立、依赖于扶持及补助的生物燃料来说，能否获得碳中和认证，将关系到其盈利与否。
这样一来，通过开辟森林来栽培燃料用植物的业务模式就变得不再可行。
而藻类则可解决这一问题。
通过养殖藻类来制备燃料的技术从生物学阶段迈向工程学阶段。
荷兰壳牌（Shell）、美国埃克森美孚（Exxon Mobil）等石头巨头，以及美国陶氏化学（Dow Chemical）等化学品厂商已开始着手开发。
其中，埃克森美孚甚至投入了超过6亿美元的巨资，其力度之大可见一斑。
美国拥有大约200家生物风险公司，大量风险投资纷纷涌向通过养殖藻类来制备燃料的领域。
在日本的汽车关联厂商中走在前列的是日本电装。
该公司已开始在基础研究室内进行藻类培养（图1）。
培养了两种目前最受关注的微细绿藻（Pseudochoricystis）*及葡萄藻(Botryococcus)*。
在微细绿藻方面与庆应义塾大学、中央大学及京都大学合作，而在葡萄藻方面则与筑波大学合作，基本囊括了日本国内的主要参与者。
*准确的名称为Pseudochoricystis ellipsoidea。
经试验论证的绿藻的5种作用
经试验论证的绿藻的5种作用绿藻(小球藻)的5种功效绿藻是一种单细胞微藻，为球藻科，小球藻属，所以正确学名为小球藻，富含叶绿素，因此呈现绿色（最常见的研究最多的两个小球藻藻种为Chlorella vulgaris普通小球藻及Chlorella pyrenoidosa蛋白核小球藻）。
由于绿藻细胞壁较厚，因此在以往总认为消化吸收率不如螺旋藻（又称蓝绿藻，只有一层薄的细胞膜），拜生物科技进步所赐，绿藻细胞可通过破壁技术来提升吸收率。
绿藻除了有丰富的蛋白质、多醣体、维生素、矿物质和必需氨基酸，有的品种还带有叶黄素等成分，由于结构与红血球相似，因此常被冠名为绿色血球，是一种高价值的营养补充品，适度摄取可能具有排毒、调整免疫力等功效，详述如下：绿藻(小球藻)的好处有哪些？１．帮助排毒近年来接二连三的食品安全问频发不断，如何防毒及排毒成为大家最关注的话题。
一则（2007年）研究论文指出（对象为35位孕妇），孕期补充绿藻除了能降低母乳中的二恶英浓度，还能提升免疫球蛋白A（IgA）的水平，能减少胎儿从母乳吸收二恶英机率。
（论文名称：Chlorella (Chlorella pyrenoidosa) supplementation decreases dioxin and increases immunoglobulin a concentrations in breast milk. 补充蛋白核小球藻能减少二恶英，同时增加母乳中免疫球蛋白a 的浓度。
）另一则（2015年）随机双盲对照研究试验指出（为期2周，对象为6位女性），补充绿藻能降低尿液中多环胺类化合物（MeIQx）的水平，具有抑制毒素吸收及干扰其生物活化的效果。
其排毒机制可能与绿藻中的丰富叶绿素所具有的重金属螯合及解毒功能有关。
注：环胺类化合物是饮食中常见的致癌化学分子，常见于过度烹调的食物中。
（论文名称：Detoxification of chlorella supplement on heterocyclic amines in Korean young adults. 补充小球藻对韩国青年杂环胺的解毒作用。
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2014年5月第30卷第3期 沈阳建筑大学学报(自然科学版)Journal of Shenyang Jianzhu University (Natural Science ) May 2014Vol .30,No.3 收稿日期:2013-12-11基金项目:国家自然科学基金项目(51108277)作者简介:金鹏(1963—),男,教授级高级工程师,主要从事给排水工程设计及污水处理等研究.文章编号:2095-1922(2014)03-0553-04doi :10.11717/j.issn :2095-1922.2014.03.26绿藻对活性染料的生物吸附作用金 鹏(中国建筑东北设计研究院有限公司,辽宁沈阳110006)摘 要:目的研究绿藻对活性染料的生物吸附作用,确定污水处理的工艺条件.方法以绿藻为生物吸附剂,通过吸附试验研究其对活性染料的处理效果,考察反应时间、废水pH 值、盐度、绿藻FeCl 3表面改性情况对处理效果的影响.结果试验结果表明,绿藻表面存在着丰富的官能团,对活性染料具有较好的吸附性能.吸附时间对染料的去除效果有较大的影响,酸性条件有利于染料的吸附,提高废水的盐度及绿藻Fe 3+改性均可以促进绿藻对染料的吸附能力,吸附量从2.0~2.3mg /g 提高到3.8~5.0mg /g.结论绿藻吸附是一种价廉、高效及环境友好的污水处理工艺,吸附模式更接近于Freundlich 吸附模式.关键词:绿藻;吸附;活性染料;废水中图分类号:X 5 文献标志码:A Biosorption Effect of Green Algae on Reactive DyesJIN Peng(China Northeast Architectural Design and Research Institute Co.Ltd ,Shenyang ,China ,110006)Abstract :Biosorption effect of green algae on reactive dyes is studied to determine process conditions for wastewater treatment.Adopting green alga as a biosorption agent ,treatment efficiency ,reaction time ,pH value of wastewater ,salinity and surface changes of green algae FeCl 3are experimentally investigated.Re⁃sults indicate that there are plenty of functional groups on the surface of the green algae and they have good adsorption capacity for the dye.The adsorption time affects the adsorption capacity of the algae significant⁃ly.The adsorption capacity is increased with decrease of pH value.Increasing of concentration of NaCl and modifying of green alga by Fe 3+can increase sorption efficiency of dye by green algae ,so that adsorption capacity can be increased from 2.0-2.3mg /g to 3.8-5.0mg /g.It shows that green alga adsorption is cheap ,efficient and environmental friendly for wastewater treatment process and the experimental data are al⁃so closed to Freundlich adsorption isotherm.Key words :green algae ;absorption ;reactive dyes ;wastewater 随着水体富营养化程度的加重,大量的藻类繁生,严重地影响了水环境的质量,也促进了藻类应用技术的开发研究[1].藻类具有较大的比表面积,其细胞壁表面官能团丰富,如包括有氨基、羟基、羧基等,废水中一些污染物可以与这些官能团键合或发生电吸附而得以去除[2].藻类吸附去除水中重金属离子方面的研究较多,藻类是一种很有潜力的重金属生物吸附剂[3–6].采用藻类去除废水中重金属的试验表明,废水的pH 、藻类的投加量、接触时间及温度等对554 沈阳建筑大学学报(自然科学版)第30卷重金属生物吸附效果均有较大的影响,生物吸附更符合Langmuir 等温吸附模式[7-8].不同的藻类对Pb (II )和Cd (II )的吸附能力区别较大,吸附量分别在9.47~56mg /g 和4.7~29.2mg /g[9-11].藻类及无生命的藻类废弃物对Cu 2+具有一定的吸附能力,在pH 为5.3的条件下,吸附量分别可以达到33mg /g 和16.7mg /g ,而且废水中的其他离子对Cu 2+的吸附有竞争作用[12].活性染料以其染色牢度高、色泽鲜艳、光亮度高等优点而广泛应用于纤维纺织品及皮革的染色工艺中.然而,正是由于其良好的亲水性和稳定性,也成为印染废水中较难处理的污染物,一般需采用炭质吸附剂进行处理[13].近年来,藻类及其改性产物逐渐应用于废水中有机物的去除领域,其中藻类的炭化吸附染料的研究较多[14].然而,由于藻类含水较多,炭化效率较低,制备成本很高,应用领域受到了限制,有研究采用海藻吸附酸性橙色染料II (AO 7),表明废水的pH 对吸附效果影响较大,最佳pH 为2.0,藻类表面的氨基基团对吸附起到了重要的作用.笔者研究了绿藻及其简单改性产物对印染废水中活性染料的吸附特征,并考察绿藻吸附作用的主要影响因素,试验结果表明绿藻吸附是一种价廉、高效及环境友好的污水处理工艺.1 试验材料与方法 试验用绿藻取自上海松江中央公园池塘中.清洗绿藻去除其中的杂质,配置水棉培养液:MgSO 4,0.025g /L ;K 2HPO 4,0.01g /L ;Na 2CO 3,0.02g /L ;Ca (NO 3)2,0.01g /L ;葡萄糖,0.05g /L ;将洗净的绿藻放入培养液中培养待用.绿藻外观特征如图1所示.图1 培养液中的绿藻Fig.1 Green algae in medium 试验时从培养液中取出水棉,用自来水清洗3遍,用吸水纸压挤压,吸取水棉表面的水分,将其阴干并在室温下储存于密封包装中备用.从包装中称取一定量的水棉,使用电热恒温鼓风干燥箱于60℃,烘干1h ,称量水棉干质量.试验所用的染料名称为活性艳蓝KN⁃R(C.I.Reactive Blue 19),外观为蓝色粉末,物化性质:结构式为C.I.61200;20℃时,溶解度为100g /L ;反应性快,对金属离子的影响是铜4-5,铁4-5,主要用于棉或粘胶纤维的染色,亲和力高,均染性优良,固色率一般.染料废水配制质量浓度为50mg /L.采用分光光度法分析废水中染料的浓度,测得最大吸收波长为596nm ,标准曲线方程为y =53.652x -0.8517(相关系数R =0.9996).绿藻对染料的吸附量q e 为q e =(C 0-C e )VW .(1)式中:C 0为吸附前染料的质量浓度,mg /L ;C e 为吸附后染液中染料的质量浓度,mg /L ;V 为染液的体积,L ;W 为绿藻的投加量,g.采用Thermo Nicolet 公司的(AVATAR )370FT -IR 系统,检测红外光被吸收的情况可得到水棉的红外吸收光谱,从而推断出绿藻表面所含基团特征.吸附试验采用六联程控搅拌机,转速150/min ,反应时间为300min ,用滤纸滤出绿藻后测定溶液中染料质量浓度;分别研究绿藻投加量、吸附时间、盐质量浓度及染液pH 值对吸附过程的影响特征;采用不同质量浓度的FeCl 3溶液浸泡绿藻30min ,对绿藻表面进行改性,由于Fe 3+带黄色影响染料吸光度的测定,所以最后将水棉从改性剂中用镊子取出放入清水中稍加漂洗,以洗去在水棉表面未吸附牢固的Fe 3+,之后进行染料吸附试验,进行吸附模式分析.2 试验结果与分析2.1 绿藻的表面官能团特征绿藻表面官能团特征如图2所示.其中,T 为透过率. 由图2可知,绿藻表面官能团比较丰富.比较典型的有-OH 或N -H 基团(3346cm -1)、C =O 基团(1641cm -1)和C -O 基团(1035cm -1)等.1000~1200cm -1处对应的可能是C -O -C 、C -O -H 、S =O 和O =P 基团等,500~1000cm -1之第3期金 鹏:绿藻对活性染料的生物吸附作用555 图2 实验用绿藻红外光谱图Fig.2 Green algae infrared spectra for test间的吸收峰主要代表无机氧化物基团等.这些基团与吸附质的相互作用可能是绿藻吸附的重要机制.2.2 反应时间对绿藻吸附量及废水pH 的影响反应时间对绿藻吸附量及废水pH 的影响试验结果见图3.图3 反应时间对绿藻吸附量及废水pH 的影响特征Fig.3 Effect of reaction time on the algae adsorptionand pH of wastewater 由图3知:在绿藻吸附废水中的染料的过程中,前15min 吸附速度较快,吸附量有较大增长;15~120min ,呈缓慢增长态势;在120min 之后,藻类的吸附量又快速增长到一个高位后趋于饱和,吸附量上升为2.18mg /g.该规律与普通吸附剂的吸附规律差异较大,反映了藻类的生命活动可能影响其对染料的吸附能力.吸附过程中废水的pH 值也在不断地发生着变化,由初始的5.0逐渐上升,至5.8(300min ).特别是反应进行到45min 之后,变化幅度较大,这个现象同样反映了藻类的吸附剂的特殊性.2.3 废水的pH 值对绿藻吸附染料的影响废水的pH 值对绿藻对染料吸附量的影响试验结果见图4.图4 废水pH 值对染料吸附的影响Fig.4 Effect of pH in waste water on the adsorption of dye 由图4可知:废水的pH 值对绿藻的吸附能力影响较大.在酸性条件下,吸附量较大;而当废水pH 值大于10时,吸附量也逐渐增长;pH 值在6~10,吸附量相对较低.废水pH 值的变化影响了绿藻表面电性,改变了其对染料的吸附能力.2.4 废水的盐度对绿藻吸附染料的影响废水的盐度对绿藻对染料吸附量的影响试验结果见图5.图5 NaCl 投加量对染料吸附量的影响Fig.5 Effect of dosage of NaCl on the adsorption of dye 由图5可知:染料吸附量随着废水盐度的增加而增大.当NaCl 质量浓度达到700mg /L 后,染料吸附量增加趋于平缓.上述现象说明NaCl 的加入能够增大染料在水棉上的吸附量,提高脱色率.其原因可能是NaCl 的“盐排效应”,即NaCl 降低了染料在水相中的溶解度,从而提高了染料在水棉表面的吸附量.另外,NaCl 能够降低双电层的厚度,使染料向水棉的扩散变得更加容易,从556 沈阳建筑大学学报(自然科学版)第30卷而提高吸附剂的染料吸附量.2.5 绿藻FeCl 3表面改性对其吸附染料的影响 由于绿藻表面含有丰富的负电基团,而试验所用的活性艳蓝KN⁃R 在水溶液中带负电,所以利用FeCl 3作为改性剂,使水棉表面带负电的基团吸附铁离子而带正电.绿藻FeCl 3表面改性对染料吸附量的影响试验结果见图6.图6 FeCl 3改性绿藻的染料吸附特征Fig.6 Effect of dosage of NaCl on the adsorption of dye 由图6可知:FeCl 3改性后的绿藻pH 值在6.09~6.61时,染料吸附量达到3.8~5.0mg /g ,而相同pH 值范围内未改性的染料吸附量在2.0~2.3mg /g.通过异种电荷的相互吸引作用,对活性艳蓝染料的吸附量增加了近两倍,吸附效果显著提高.2.6 染料吸附等温式分析 将等量的绿藻投入不同质量浓度、pH =6.5的染料废水中,进行恒温(25℃)震荡300min ,达到吸附平衡,得到如图7所示的吸附等温曲线.通过拟合,吸附模式与Freundlich 吸附模式接近,所得曲线吸附等温线方程为y =0.6013x 0.3435,相关系数R 2=0.9922.图7 绿藻对染料的吸附等温线Fig.7 Adsorption isotherm of dye by the green algae3 结 论(1)红外光谱特征显示绿藻表面具有丰富的官能团,其中在3346cm -1、1641cm -1、1035cm -1处的吸收峰最为明显,说明分别存在-OH ,C =O 和C -O 等基团.(2)吸附时间对绿藻吸附染料有重要的影响,其变化规律与普通吸附剂的吸附规律差异较大,吸附过程中废水的pH 也在不断地变化,反映了藻类的生命活动影响其对染料的吸附能力.(3)在酸性条件下,吸附量较大,废水的盐度及绿藻的表面改性提高了绿藻对染料的吸附量,绿藻对该染料的吸附模式更接近于Freundlich 吸附模式.参考文献:[1] Alberto V F ,Vargasa G ,Alarconb N ,et al.Evalua⁃tion of marine algae as a source of biogas in a two⁃stage anaerobic reactor system [J ].Biomass and Bioenergy ,2008,32(4):338-344.[2] Ahmady⁃Asbchin S ,Andres Y ,Gerente C ,et al.Nat⁃ural seaweed waste as sorbent for heavy metal re⁃moval from solution [J ].Environ.Technol ,2009,30:755-762.[3] Areco M M ,dos Santos Afonso M ,Copper Zinc.Cadmium and lead biosorption by Gymnogongrus torulosus [J ].Colloid Surf ,2010,B 81:620-628.[4] Jha B ,Basha S ,Jaiswar S ,et al.Thakur ,Biosorptionof Cd (II )and Pb (II )onto brown seaweed ,Lobopho⁃ra variegata (Lamouroux ):Kinetic and equilibrium studies [J ].Biodegradation ,2009,20:1-13.[5] 陶梅平.活性藻类吸附重金属的实验研究[M ].武汉:华中科技大学,2008. (Tao Meiping.Study on biosorption of heavy metals by the living algae [M ].Wuhan :Huazhong Universi⁃ty of Science and Technology ,2008.)[6] María M A ,Sergio H ,Jorge D ,et al.Biosorption ofCu (II ),Zn (II ),Cd (II )and Pb (II )by dead biomas⁃ses of green alga Ulva lactuca and the development of a sustainable matrix for adsorption implementation [J ].Journal of Hazardous Materials ,2012(213/214):123-132[7] Yalçin S ,Sezer S ,Apak R.Characterization and lead(II ),cadmium (II ),nickel (II )biosorption of dried ma⁃rine brown macro algae Cystoseira barbata [J ].Envi⁃ron.Sci.Pollut.Res.Int.,2012,19(8):3118-3325.[8] Ahmet S ,Mustafa T.Biosorption of Pb (II )and Cd(II )from aqueous solution using green alga (Ulva lactuca )biomass [J ].Journal of Hazardous Materi⁃als ,2008,152:302-308.(下转第567页)。