1、實用標準文案精彩文檔實用標準文案精彩文檔微生物吸附技術(shù)在治理工業(yè)廢水中重金屬離子的應(yīng)用1主要內(nèi)容一、前言二、試驗材料和方法三、草分枝桿菌對重金屬離子吸附規(guī)律研究四、苦味諾卡氏菌對重金屬離子吸附規(guī)律研究五、細菌吸附重金屬離子機理研究六、重金屬的微生物吸附技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究七、結(jié)論2一、電鍍行業(yè)重金屬廢水1、含銅廢水：pH值為23 ；pH值在7左右。酸性鍍銅過程的廢水中含銅濃度在100 mg/L 以下,焦磷酸鍍銅過程的廢水含銅濃度在50 mg/L以下，2、含鋅廢水：堿性鋅酸鹽鍍鋅過程的廢水中含鋅濃度在50 mg/L以下，pH值為9 ;鉀鹽鍍鋅過程的廢水中含鋅濃度在100 mg/L 以下，pH值為6左

2、右；硫酸鋅鍍鋅過程的廢水中含鋅濃度在100 mg/L以下，pH值為68 ；氨鹽鍍鋅過程的廢水中含銅濃度在100 mg/L 以下，pH值為69。3、含鎳廢水：一般廢水中含鎳濃度在100 mg/L 以下，pH值在6左右。4、含鉻廢水：一般廢水中含六價鉻濃度在200mg/L以下，pH值為46。重金屬廢水來源（一）3參看:269.安成強，崔作興電鍍?nèi)龔U治理技術(shù) M，北京：國防工業(yè)出版社，2002，33三、其他行業(yè)的重金屬廢水染料行業(yè)排放的廢水含有鉛、銅、砷、鎘等，陶瓷行業(yè)排放的廢水含有砷、鉻等，墨水制造業(yè)排放的廢水含有汞、鉛、銅、鎳、鎘等，照相行業(yè)排放的廢水含有銀、鉛、銅、鉻、鎘等，造紙行業(yè)排放的廢水

3、含有鉻、汞、銅、鎳等，制藥行業(yè)排放的廢水含有銅、鐵、汞、錫等，肥料行業(yè)排放的廢水含有汞、鉻、鉛、銅、砷、鎘、鎳等，氯堿制造業(yè)排放的廢水含有鉛、銅、砷、鎘等，涂料行業(yè)排放的廢水含有鉛、鈦、鋅、鉻等，玻璃行業(yè)排放的廢水含有鉬、鉛、鎳、鋇等，紡織行業(yè)排放的廢水含有汞、鉻、鉛、鎳、砷、鎘等。重金屬廢水來源（三）4二、鋼鐵和有色金屬冶煉和采礦重金屬廢水采礦和冶煉需耗用大量的水，其排放的廢水中重金屬離子成分比較復(fù)雜，因大部分有色金屬和礦石中有伴生元素存在，所以廢水中一般含有汞、鎘、砷、鉛、銅、鋅等。以葫蘆島鋅廠為例，其廢水排放量為每年21.9萬噸。廢水中含有 Zn、 Hg、Cu、Cd等，從生產(chǎn)線下來的廢水

4、重金屬離子濃度為，Zn 153.00 mg/L、Hg 0.87mg/L、 Cu 4.45 mg/L、Cd 18.70 mg/L （引自2002年葫蘆島鋅廠西部污水處理站 污染情況表）。重金屬廢水來源（二）5實用標準文案 #精彩文檔實用標準文案 精彩文檔國標GB 8978 1996污水綜合排放標準中明確規(guī)定了重金屬最高允許排放濃度。其中Hg2+、Pb2+、Ni2+、Cr(VI)、Cd2+為國標規(guī)定的第一類污染物,即能在環(huán)境或動植物體內(nèi)蓄積，對人體健康產(chǎn)生長遠不良影響的污染物；而Cu2+、Zn2+為第二類污染物，是指其長遠影響小于第一類的污染物質(zhì)。重金屬最高允許排放濃度重金屬污染物HgPbNiCd

5、CrZnCu最高允許排放濃度(mg/L )0.050.051.00.11.55.02.0實用標準文案 #精彩文檔實用標準文案 精彩文檔一、化學(xué)法：化學(xué)沉淀法、氧化還原法、鐵氧體法。二、離子交換樹脂法三、電解法四、膜分離技術(shù)：電滲析、反滲透、液膜分離技術(shù)等。五、蒸發(fā)濃縮法六、 吸附法：有腐殖酸樹脂吸附法、斜發(fā)沸石吸附法、麥飯石吸附法、硅藻土吸附法、膨潤土吸附法、活性炭吸附法、生物吸附法等。治理重金屬廢水的各種技術(shù)7遼寧省是國家重工業(yè)生產(chǎn)基地，有著石油化工、冶金、建材、造紙和電力等傳統(tǒng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。多少年來這些企業(yè)為國家及遼寧省經(jīng)濟的發(fā)展做出了貢獻；但是在發(fā)展的同時，也給環(huán)境帶來了嚴重的污染。針對遼寧

6、省水體污染現(xiàn)狀， 解決實際問題，提出了治理重金屬水污染的課題。急需解決的實際問題實用標準文案精彩文檔實用標準文案精彩文檔如今人們比以往任何時候都更加崇尚自然、善待自然，與環(huán)境相協(xié)調(diào)的綠色理念已經(jīng)滲透到新技術(shù)的開發(fā)中。微生物吸附作為治理重金屬污染的一項新技術(shù)，由于其環(huán)保特色而有著其他技術(shù)所不可比擬的獨特優(yōu)點。選擇微生物技術(shù)的原因9為什么選擇生物吸附技術(shù) ？微生物吸附技術(shù)的特點與常規(guī)的技術(shù)相比，微生物吸附技術(shù)，具有以下優(yōu)點：（1 ）可以選擇性地去除某種重金屬離子；（2 ）處理效率高，不引起二次污染；（3）pH值范圍較寬；（4 ）易于分離回收金屬。10生物吸附研究與應(yīng)用概況生物吸附技術(shù)是利用廉價的生

7、物細胞體吸附重金屬離子，從而達到去除水體中有害重金屬離子的目的。生物吸附概念最早是由Ruchhoft 在1949年提出來的,它利用活性污泥去除水中的放射性元素釙（Pu）。11生物吸附重金屬研究的真正興起還是在二十世紀八十年代1982年Teszos的研究指出少根根酶(Rhizopus arrhizus )對釷和鈾有很高的吸附量；1984年Hosea等人發(fā)現(xiàn)普通小球藻( Chlorella vulgaris )對Au3+有很高的親和力；1986年Norbeng等人發(fā)現(xiàn)動膠菌(乙ramigera )對 Cu2+具有較高的選擇性吸附能力；生物吸附研究與應(yīng)用概況12從上個世紀九十年代到現(xiàn)在，國內(nèi)外有關(guān)這

8、個領(lǐng)域的研究發(fā)展很快。生物吸附材料不斷涌現(xiàn)：Holan Z R 等人用褐藻(A. nodosum )吸附 Co2+ ；Hua ng Chi npin 用米曲霉(A.oryzae )吸附 Zn2+ ；Volesky 用 Saccharomyces cerevisiae 吸附 Cd2+ ；*牛慧等人利用非生長產(chǎn)黃青霉素對重金屬離子的吸附；*李清彪等人研究了用Phanerochaete chrysosporium 菌對Pb2+的吸附;*劉月英等人用 Bacillus licheniformis菌吸附Pd2+ ；*劉瑞霞等人研究了用Micrococcus luteus 菌吸附Cu2+。生物吸附研究與應(yīng)

9、用概況13生物吸附機理研究不斷深入 ：Treen Sears認為微生物對金屬的吸附于其細胞壁含有的磷酸基與羧基的比例有關(guān)，并認為在快速吸附過程中，離子交換起了主要作用。Muraleedhara n 等通過試驗同樣說明了幾丁質(zhì)和蛋白質(zhì)在吸附過程中的不同角色，而且指出帶有自由基的細胞壁介質(zhì)才是在吸附過程中起最重要作用的物質(zhì)。生物吸附研究與應(yīng)用概況14目前，生物吸附技術(shù)的研究還只是處于實驗室階段，在實用化和工業(yè)化過程中還存在 著許多有待進一步深入研究的問題。生物吸附研究與應(yīng)用概況15為了使生物吸附金屬技術(shù)推廣應(yīng)用，還必須考慮以下一些因素：（1 ）如何進一步提高生物吸附劑的吸附效率；（2 ）生物吸附劑

10、應(yīng)易于得到；（3 ）降低吸附劑的制造成本；（4 ）吸附劑應(yīng)使用方便，易于操作等。生物吸附技術(shù)的存在的問題16試驗材料Mycobacterium phlei，草分枝桿菌，代號為AS. 4.1180 ;Norcardia amarae ，苦味諾卡氏菌，代號為 AS. 4.1126 ;啤酒酵母泥：試驗用啤酒酵母泥，由沈陽雪花啤酒廠提供；硅藻土 ： 吉林長白硅藻土。試驗材料和方法17微生物培養(yǎng)方法微生物量的計量方法細菌的革蘭氏染色法細菌生長曲線的測定方法細菌對重金屬耐性試驗方法吸附過程中常見離子的釋放試驗重金屬離子分析方法試驗方法（113 ）18吸附試驗方法金屬離子去除率Q計算方法微生物吸附負載量 L

11、計算方法細菌的Z電位測定方法細菌的紅外光譜測定方法掃描電鏡生物樣品的制備方法試驗方法19按照這些實驗方法可以重復(fù)我們的實驗草分枝桿菌對 Hg2 +、Pb2 +、Cu2 +、Zn2 +、Ni2 +的吸附規(guī)律研究試驗結(jié)果20草分枝桿菌草分枝桿菌自然顯微形態(tài)(圖中標尺為500 nm )草分枝桿菌(Mycobacterium phlei)屬原核生物界，細菌門，放線菌目實用標準文案精彩文檔實用標準文案Ni2+精彩文檔實用標準文案2+精彩文檔(Act in omycetales),分枝桿菌科(Mycobacteriaceae ), 草分枝桿 菌屬(Mycobacterium )。21草分枝桿菌的生長曲線2

12、2草分枝桿菌不同生長時期對重金屬離子的吸附效果影響2+2+2+2+2+23吸附時間對吸附效果的影響2+2+2+2+24溶液pH值對吸附效果的影響2+2+2+Ni 2+Cu2+25溫度對吸附過程的影響Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+26草分枝桿菌對不同初始濃度重金屬離子的吸附能力Pb2+Hg2+Cu2+Zn 2+Ni2+27試驗結(jié)果苦味諾卡氏菌對 Hg2 +、Pb2 +、Cu2 +、Zn2 +、Ni2 +的吸附規(guī)律研究28苦味諾卡氏菌苦味諾卡氏菌(Nocardia amarae ),原核生物界，細菌門，放線菌目(Actinomycetales),諾卡氏菌科(Norcardia ),諾卡氏菌屬5

13、00 nm )(Nocardia ) 51。苦味諾卡氏菌自然顯微形態(tài)(圖中標尺為29苦味諾卡氏菌的生長曲線30苦味諾卡氏菌不同生長時期對重金屬離子的吸附效果影響Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+Ni2+31吸附時間對吸附效果的影響Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+實用標準文案精彩文檔實用標準文案精彩文檔實用標準文案Pb2+精彩文檔32溶液pH值對吸附效果的影響Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+Ni2+33溫度對吸附過程的影響Pb2+ Hg2+Cu2+Zn 2+Ni2+34苦味諾卡氏菌對不同初始濃度重金屬離子的吸附能力Hg2+Cu2+Zn 2+Ni2+35細菌吸附重金屬離子機理研究靜電吸附機理；

14、表面配合機理；離子交換機理；細胞酶促機理。36綜述文章里推測的吸附機理最常見的有以上四種機理。首先讓我們來看看靜電吸附機理。要想了解是否發(fā)生靜電吸附，需要考察細胞的帶電情況,為此我們測定了在不同pH值下的細胞Zeta電位。翻下一頁。細菌微粒的表面Z電位測定37后有結(jié)論草分枝桿菌pH曲線Pb2+Zn 2+Hg2+38在我們進行的吸附試驗中，除pH曲線以外，PH都在細胞等電點以上，即說明吸附試驗所用細胞都帶負電。下面看一看PH曲線的實驗結(jié)果與電位測定是否吻合。翻下一頁。兩種菌的PH曲線。草分枝桿菌pH曲線Ni2+Cu2+39苦味諾卡氏菌一pH曲線Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+Ni2+40等電點

15、PH = 2.1吸附實驗結(jié)果與電位測定結(jié)果基本吻合，即細胞表面帶負電多，吸附效果好。可以得出兩條結(jié)論：一、靜電吸附是吸附的原因之一；二、 但不排除，局部不吻合的地方，原因是靜電吸附不是唯一的吸附機理。下面考察表面絡(luò)實用標準文案42精彩文檔實用標準文案42精彩文檔合機理。首先讓我們看看微觀世界里細胞的形態(tài)。翻下一頁。微生物細胞的表面形態(tài)（放大35000倍,圖中標尺為500 nm ）圖5-1草分枝桿菌的形態(tài)（放大24000倍,圖中標尺為500 nm ）圖5-2苦味諾卡氏菌的形態(tài)41草分枝桿菌為桿狀，苦味諾卡氏菌為球狀。強調(diào)這是吸附前的狀態(tài)。說明：1、細菌為單細胞生物，一個細菌即一個細胞。2、微生物

16、是指不借助顯微鏡用肉眼看不見的微小生物。它包括（1）病毒；（2）細菌；（3）真菌；（4 ）原生動物；（5）某些藻類。細菌只是其中的一種。微生物和細菌有時可以互相替代有時就不能互相替換。酵母菌屬于真菌類，它不是細菌。下面請看吸附后細胞形態(tài)。（放大10000倍，圖中標尺為1圖5-4吸附Hg2+后苦味諾卡氏吸附汞離子后的細胞表面形態(tài)（放大10000倍，圖中標尺為1 m ）m ）圖5-3吸附Hg2+后草分枝桿菌的形態(tài)菌的形態(tài)實用標準文案精彩文檔實用標準文案精彩文檔吸附鉛離子后的細胞表面形態(tài)（放大10000倍,圖中標尺為1m ）（放大10000倍,圖中標尺為1 m ）圖5-5吸附Pb2+后草分枝桿菌的形

17、態(tài)圖5-6吸附Pb2+后苦味諾卡氏菌的形態(tài)43吸附前后比較，粘連、重金屬離子起到鍵合作用？不能說明任何問題。下面請看細菌的紅外光譜測定，它能測定細菌表面的有機基團種類與多少。表面相關(guān)糖脂磷壁酸 磷壁酸表面相關(guān)蛋白細菌外壁層結(jié)構(gòu)一吸附發(fā)生的主要場所質(zhì)膜肽聚糖層內(nèi)嵌蛋白孔蛋白糖脂和甘油二酯磷脂莢膜細胞外部細胞內(nèi)部44草分枝桿菌的紅外光譜4000350030002500200015001000Wavenu mbercm-1Tran smitta nee %5004540003500300015001000500苦味諾卡氏菌的紅外光譜Wavenu mberem-125002000Tran smitta

18、 nee %46草分枝桿菌的紅外光譜古味諾卡氏菌的紅外光譜可能存團-13303.67 cm附近-1向右偏移3.46 cm ,吸收帶-OH、N -有一強而寬的吸收帶更寬，強度增大-12989.34 cm附近-1向右偏移24.75 cm ,吸收-SH有弱雙峰吸收帶帶略寬，強度略大兩種菌的紅外光譜對比（一）實用標準文案精彩文檔實用標準文案500精彩文檔-11659.17 cm附近有一強而窄的吸收帶-1向左偏移28.08 cm ，吸收帶寬度、強度接近C=O(-COOH)、N -H (NH 2)動-11557.01 cm附近-1向左偏移3.01 cm ，吸收帶S=O、有一中強而窄的吸收帶寬度、強度接近N

19、-H (NH 2)動I47草分枝桿菌的紅外光譜古味諾卡氏菌的紅外光譜可能存團-11360.99 cm附近有一中強而窄的吸收帶位置相冋，吸收帶寬度接近、強度明顯增大-OH變形振動-11257.68 cm附近有一弱而窄的吸收帶位置相冋，吸收帶寬度接近、強度明顯減弱C-0、-11059.17 cm附近-1向左偏移13 cm ,吸收帶強P-(-OH面外彎有一中強吸收帶度明顯增大-1778561cm 附近有一弱而寬的吸收帶吸收帶強度明顯增大C-S、P-O-C兩種菌的紅外光譜對比（二）48下面請看由此得出的結(jié)論。強調(diào)這是吸附前的細胞的譜圖。4000350030002500200015001000500Wa

20、venu mbers cm-1Tran smitta nee %吸附了 Pb2 +的草分枝桿菌的紅外光譜草分枝桿菌的紅外光譜吸附了 Zn2 +的草分枝桿菌的紅外光譜49Tran smitta nee %4000350030002500200015001000Wavenu mberscm-1吸附了 Pb2 +的諾卡氏菌紅外光譜圖吸附了 Zn2 +的諾卡氏菌紅外光譜圖諾卡氏菌的紅外光譜50吸附了 Pb2 +、Zn2 +后的草分枝桿菌體紅外光譜分析草分枝桿菌的紅外光譜2 +吸附Pb后草分枝桿菌的紅外光譜2 +吸附Zn 后的-13303.67 cm附近-1向右偏移21.36 cm ,吸收向右偏移25.

21、4有一強而寬的吸收帶帶更窄，強度明顯減弱帶更窄，強度明-12989.34 cm附近-1向右偏移41.08 cm ,吸收向右偏移61.2有弱雙峰吸收帶帶寬度、強度接近寬度、強度接近-11659.17 cm附近-1向右偏移16.02 cm ,吸收向右偏移3.28有一強而窄的吸收帶帶寬度、強度接近度、強度接近實用標準文案精彩文檔實用標準文案精彩文檔-11544.36 cm附近-1向右偏移9.64 cm ,吸收帶向右偏移0.53有一中強而窄的吸收帶寬度接近、強度減弱度接近、強度明51吸附了 Pb2 +、Zn2 +后的草分枝桿菌體紅外光譜分析（二）草分枝桿菌的紅外光譜2 +吸附Pb 后草分枝桿菌的紅外光

22、譜2 +吸附Zn 后的-11360.99 cm附近-1向左偏移39.27 cm ,吸收向左偏移35.3有一中強而窄的吸收帶帶寬度接近、強度明顯減弱寬度接近、強度-11257.68 cm附近-1向右偏移7.11cm,吸收帶向右偏移8.65有一弱而窄的吸收帶寬度、強度接近度接近、強度減-11059.17 cm附近-1向左偏移17.09 cm ,吸收向左偏移10.8有一中強吸收帶帶寬度接近、強度減弱寬度接近、強度-1778.91cm 附近-1向右偏移28.65 cm ,吸收向右偏移32.6有一弱而寬的吸收帶帶寬度接近、強度明顯減弱寬度接近、強度-1561.01 cm 附近-1向左偏移19.67cm,

23、吸收向左偏移49.4有一弱而寬的吸收帶帶寬度接近、強度明顯減弱帶寬度接近、強52吸附了 Pb2 +、Zn2 +后的苦味諾卡氏菌體紅外光譜分析（一）諾卡氏菌的紅外光譜2 +吸附Pb 后諾卡氏菌的紅外光譜2 +吸附Zn 后的-13300.21 cm附近-1向左偏移113.38 cm ,吸向左偏移29.9有一強而寬的吸收帶收帶更窄，強度明顯減弱更窄，強度明顯-12964.59 cm附近-1向右偏移41.08 cm ,吸收向右偏移34.0有弱雙峰吸收帶帶寬度、強度接近寬度、強度接近-11687.25 cm附近-1向右偏移3.28cm,吸收向左偏移0.2 c有一強而窄的吸收帶帶寬度、強度接近度、強度接近

24、-11560.02 cm附近-1向右偏移8.46cm,吸收向右偏移8.46有一中強而窄的吸收帶帶寬度、強度接近度、強度接近-11453.14cm 附近有一弱而窄的吸收帶位置相同，吸收帶寬度、強度略微減弱位置相同，53吸附了 Pb2 +、Zn2 +后的苦味諾卡氏菌體紅外光譜分析（二）諾卡氏菌的紅外光譜2 +吸附Pb 后諾卡氏菌的紅外光譜2 +吸附Zn 后的-11360.91cm附近有一中強而窄的吸收帶位置未變，吸收帶寬度接近、強度明顯減弱向左偏移35.3寬度接近、強度-11299.57 cm附近有一弱而窄的吸收帶該吸收帶幾乎消失該吸收帶幾乎消-11257.69 cm附近有一弱而窄的吸收帶位置未變

25、，寬度、強度接近位置未變，寬度-11072.17 cm附近-1向左偏移1.42 cm ,吸收帶向左偏移3.1c有一中強吸收帶寬度略寬、 強度明顯減弱度接近、強度-1778.24 cm附近-1向左偏移1.03 cm ,吸收帶向右偏移2.88有一弱而寬的吸收帶寬度接近、強度明顯減弱寬度接近、強-1561.75 cm 附近-1向左偏移34.49 cm ,吸收向左偏移21.7有一弱而寬的吸收帶帶寬度接近、強度明顯減弱寬度接近、強54了解了細胞表面各種有機基團的種類更覺得吸附時會發(fā)生表面絡(luò)合機理。 那么我們來分析一下，有沒有可能發(fā)生配合反應(yīng)。說明：絡(luò)合、配合、與螯合的區(qū)別。請看下一頁。紅外光譜結(jié)果已經(jīng)證

26、實細胞外壁含有的主要官能團包括：-OH、 -SH、 -NH2、-OP、-COOH、 C=O、P=O、S=O等基團，這些多糖中的氮、氧、硫、磷等 原子都可以提供孤對電子與金屬離子配位。紅外光譜結(jié)論55配合物累積穩(wěn)定常數(shù)數(shù)據(jù)59 （ 25 C）氨基酸主鏈配體配體NH 3 （氨基）COO （羧酸基）金屬離子HgPbCuZnNiHgPbCuPK穩(wěn)19.34.48.7413.39.465.432.010.4656螯合物累積穩(wěn)定常數(shù)數(shù)據(jù) 59 （25 C）氨基酸側(cè)鏈配體：絲氨酸或蘇氨酸的羥基、半胱氨酸的硫醇基配體HO （羥基）SH（硫醇基）金屬離子HgPbCuZnNiHgPbCu嘰一35.614.611.

27、318.517.637.78.513.557螯合物累積穩(wěn)定常數(shù)數(shù)據(jù)59 （ 25 C）配體氨基三乙酸氨基丙酸金屬離子HgPbCuZnNiHgPbCuPK穩(wěn)12.711.811.313.110.58.4212.758螯合物累積穩(wěn)定常數(shù)數(shù)據(jù)59 (25 C)配體氨基乙醇甘氨酸金屬離子HgPbCuZnNiHgPbCu-嘰一17.37.67.315.29.419.28.915.059螯合物累積穩(wěn)定常數(shù)數(shù)據(jù)59 (25 C)配體R2PO4乳酸金屬離子HgPbCuZnNiHgPbCuPK穩(wěn)17.53.12.083.22.43.82.2260配合物的累積穩(wěn)定常數(shù)值較大,也說明細胞表面與重金屬離子之間可能存在

28、配合作用。結(jié)論61微生物細胞表面的能量分析譜苦味諾卡氏菌吸附 Hg2 +62要說明做能量分析譜的過程。（1 ）細菌懸浮液離心分離，（2）蒸餾水洗滌、再離心分離，（3 ）戊二醛浸泡固定、再離心 分離（4）磷酸二氫鉀緩沖溶液洗滌、再離心分離（5）蒸餾水洗滌、再離心分離，（6）30 %乙醇脫水、再離心分離，（7 ）、（ 8 ）、（ 9 ）、（ 10 ）、（11 ）無水乙醇脫水。涂布于鋁片上， 陰干。經(jīng)過11遍蹂躪！日本島津 Super Scan SSX-550 型掃描電子顯微鏡的探頭打在細胞 表面上存在重金屬峰。說明還存在重金屬，重金屬與細胞表面有機基團結(jié)合得很牢固！ 微生物細胞表面的能量分析譜 苦

29、味諾卡氏菌吸附 Pb2 +63解釋上面的峰除 C、0、P等外還有K、Ca、Na、Mg等下面看看離子交換機理。離子交換機理當重金屬離子溶液加入到細菌懸液中時，重金屬被微生物體吸附到菌體表面，而微生物體內(nèi)的常見的離子 K +、Na +、Mg2 +、Ca2 +有可能被置換下來，發(fā)生離子交換。64草分枝桿菌吸附重金屬離子前后K +、Na +、Mg2 +、Ca2 +離子含量變化 C(mg心K+Na +2 +MgCa2 +重金屬1-Hg+14.4+0.86+0.82+1.24-114.02-Pb+5.98+0.39+0.01+0.02-127.13-Cu+18.17+0.27+0.38+0.63-61.4

30、44-Z n+18.96+0.28+0.08+0.84-54.995-Ni+11.65+0.58+0.22+1.39-50.10C （mg/L） = C CO其中CO為吸附前溶液中離子濃度（mg/L） ; C為吸附后溶液中離子濃度 （mg/L）65苦味諾卡氏菌吸附重金屬離子前后K +、Na +、Mg2 +、Ca2 +離子含量變化 C(mg/L)K+Na +2 +Mgc 2 +Ca重金屬1-Hg+15.65+1.302+0.758+0.921-180.02-Pb+16.71+0.214-0.0210.197-170.153-Cu+10.98+0.145+0.281+0.586-96.644-Z

31、n+11.08+1.012+0.078+0.645-81.255-Ni+15.89+1.054+0.174+1.113-69.69C (mg/L) = C CO其中CO為吸附前溶液中離子濃度(mg/L) ; C為吸附后溶液中離子濃度 (mg/L)66試驗結(jié)論有K+、Na +、Mg2 +、Ca2 +離子從細胞上被交換下來；但被交換下來的 K+、Na +、Mg2 +、Ca2 +離子的量與重金屬離子的吸附量相比非常小, 說明離子交換機理在吸附機理中占較次要的地位。K +、Na +、Mg2 +、Ca2 +從細胞上被父換下來有兩種可能：(1 )與有機基團鍵合的離子nNaL + Hg2+ = HgL n-

32、n+2 +n Na+(2 )游離存在的離子(物理吸附)與重金屬離子競爭吸附過程中被交換下來67下面看看是否發(fā)生酶促機理。酶促機理細菌為了某一具體目的，而需要一個特定金屬離子的時候，在酶的作用下，通過細胞內(nèi)的驅(qū)動能量過程來富集金屬離 子，這就是酶促反應(yīng)。68要想分析細胞的酶促機理，得先看看吸附過程細胞是活還是死。草分枝桿菌吸附重金屬后的活性情況(一)(1 )無菌培養(yǎng)基(2)接種了吸附Hg 2 +后的菌69實驗條件見論文。米用的是最大金屬離子濃度。草分枝桿菌吸附重金屬后的活性情況(二)(3)接種了吸附Pb 2 +后的菌(4)接種了吸附Cu 2 +后的菌70草分枝桿菌吸附重金屬后的活性情況(三)(5

33、)接種了吸附Zn2 +后的菌(6)接種了吸附Ni2 +后的菌71草分枝桿菌吸附重金屬后的活性情況(四)(7)接種了吸附高濃度(8 )接種了吸附低濃度(9)接種了吸附Cu2 +Hg2 + 后的菌Hg2 + 后的菌后的菌72苦味諾卡氏菌吸附重金屬后的活性情況(一)(2)接種了吸附Hg 2 +后的菌(1 )無菌培養(yǎng)基73苦味諾卡氏菌吸附重金屬后的活性情況（二）（3）接種了吸附Pb 2 +后的菌（4）接種了吸附 Cu 2 +后的菌74苦味諾卡氏菌吸附重金屬后的活性情況（三）（5）接種了吸附Zn2 +后的菌（6）接種了吸附Ni2 +后的菌75苦味諾卡氏菌吸附重金屬后的活性情況（四）（7）接種了吸附致死（

34、8）接種了吸附低濃度（9）接種了吸附濃度Hg2 + 后的菌Hg2 + 后的菌Zn2 +后的菌76都活著！為什么會發(fā)生酶促機理？動力是什么？靜電吸附的動力是正負電荷相吸。配合吸附的動力是一個有孤電子對、一個有空軌道、且K穩(wěn)比較大。酶促機理的動力是什么？請看下一頁，幾種金屬離子的生物功能金屬功能金屬功能鎳加氫酶、水解酶鈉電荷載體、滲透壓平衡銅氧化酶、雙氧輸運鈣結(jié)構(gòu)、觸發(fā)劑、電荷攜帶鋅結(jié)構(gòu)、水解酶鎂結(jié)構(gòu)、水解酶、異構(gòu)酶鉀電荷載體、滲透壓平衡鐵氧化酶、雙氧輸運、電子77要想了解酶促機理，還得了解：死細菌和活細菌吸附重金屬離子能力是否有差異。翻下一頁。重金屬離子的生物功能。苦味諾卡氏菌死菌體的吸附特性吸

35、附率11 2 +Hgn 2 +Pbc 2 +Cu7 2 +Zn2 +Ni死菌體57.061.445.240.336.5活菌體57.261.248.842.633.1表3-1死活菌體的重金屬離子吸附率對比78草分枝桿菌死菌體的吸附特性表4-1死活菌體的重金屬離子吸附率對比吸附率2 +Hg2 +Pbc 2 +Cu7 2 +Zn2 +Ni死菌體90.282.372.562.150.9活菌體90.482.175.665.848.479試驗結(jié)論從實驗結(jié)果可以看出，草分枝桿菌和苦味諾卡氏菌與重金屬離子的吸附過程中，細菌始終處于活性狀態(tài)，因此就不能排除細菌細胞中的 酶參與吸附過程的反應(yīng)。80細菌的新陳代謝過

36、程需要部分金屬離子。細菌為了某一具體目的而需要一個特定金屬離子的時候，在酶的作用下，會通過細胞內(nèi)的驅(qū)動能量過程來富集金屬離子。結(jié)論81細胞內(nèi)金屬離子的濃度不能夠無限制地增加，這也限制了酶促反應(yīng)的進行，這也決定酶促機理在吸附過程中，不會占有重要地位。結(jié)論82細胞吸附重金屬離子的微觀過程模型第一步在帶電細胞所產(chǎn)生的電場中，重金屬離子被吸引，促成了兩種微粒的接觸；這個過程是多分子層的物理吸附，存在解吸現(xiàn)象。83帶正電的細菌與重金屬離子相遇84不帶電的細菌與重金屬離子相遇85帶負電的細菌與重金屬離子相遇86第二步到達細胞表面的重金屬離子被細胞表面的有機基團“捕捉”至腹以配合或螯合的形式被“抓住”。同時

37、伴生離子置換、或酶促反應(yīng)，但這兩種反應(yīng)所占比例不大。這個過程是單分子層的化學(xué)吸附為主，細胞與重金屬離子結(jié)合很牢固，很難被解吸下來。生物吸附是這兩個過程共同作用的結(jié)果。細胞吸附重金屬離子的微觀過程模型87細胞吸附重金屬離子的機理示意圖肽聚糖層質(zhì)膜重金屬離子重金屬離子通過特殊通道在酶的作用下被輸運進細胞內(nèi)部細胞內(nèi)部細胞外部磷脂實用標準文案Pb2+精彩文檔實用標準文案Pb2+精彩文檔實用標準文案Zn 2+精彩文檔螯合的重金屬離子靜電吸附的重金屬離子88重金屬的微生物吸附技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)研究一、啤酒酵母泥吸附重金屬離子的吸附劑二、硅藻土微生物的吸附助濾劑89啤酒酵母泥對重金屬離子吸附實驗研究吸附時間對吸附

38、效果的影響Hg2+Pb2+Cu2+Ni2+90溶液的pH值對吸附效果的影響啤酒酵母泥對重金屬離子吸附實驗研究Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+Ni2+91啤酒酵母泥對重金屬離子的不同初始濃度的吸附能力Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+Ni2+92重金屬離子初始濃度對吸附負載量的影響Hg2+實用標準文案精彩文檔實用標準文案精彩文檔Cu2+Zn 2+Ni2+93吸附工藝啤酒 酵母 干燥 生物 吸附 柱的 制備吸附柱吸附柱進水出水出水其中：（1）為一級處理柱（2）為二級處理柱（3）為換料備用二級處理柱94用廢棄的啤酒酵母泥吸附重金屬離子廢水，最大的優(yōu)點就是可以回收重金屬離子。將 吸附飽和的啤酒酵母泥

39、焚燒，可得重金屬氧化物。將干燥的啤酒酵母顆粒填充在吸附柱中，以常規(guī)小型吸附柱：直徑0.6 m、高1.2 m為例，可填充干燥的啤酒酵母顆粒約150 kg。根據(jù)第6.1.1節(jié)測定的啤酒酵母泥的吸附負載量最小Zn2+ 20.56 mg/g ，最大Hg2+ 88.80 mg/g來計算，150 kg 干燥的啤酒酵母可處理含量為 100 mg/L 的污水30.84133.20 噸廢水。經(jīng)濟效益與環(huán)境效益分析95經(jīng)濟效益與環(huán)境效益分析啤酒酵母泥是啤酒釀造車間的副產(chǎn)物，我國年產(chǎn)2000萬噸啤酒，大約有40萬噸廢棄酵母泥產(chǎn)生。其中 2/3是主發(fā)酵酵母，這部分酵母質(zhì)量較好，雜質(zhì)少，少量用于回收作為菌種繼續(xù)使用；其

40、余1/3是后酵酵母，在貯酒過程中酵母與其它少量雜質(zhì)如廢酒花糟、沉淀蛋白質(zhì)等共同沉淀于貯酒缸底，一般棄置不用，排放下水道而造成污染61。如果將廢棄的啤酒酵母泥用做微生物吸附劑，不僅可以將廢棄資源再次利用，還降低 了培養(yǎng)、分離細菌的成本。96第二部分微生物吸附重金屬技術(shù)中的固液分離研究采用硅藻土作為微生物與水體吸附-助濾劑。由此我們采用硅藻土作為微生物的吸附劑，系統(tǒng)研究了硅藻土與微生物的吸附情況。97硅藻土表面形態(tài)(1)圓篩藻(2)小環(huán)藻放大倍數(shù)：3500圖中標尺：5卩放大倍數(shù)：8000圖中標尺：2卩98硅藻土對微生物吸附規(guī)律吸附時間與吸附效果的關(guān)系99硅藻土用量與吸附效果的關(guān)系硅藻土對微生物吸附規(guī)律100硅藻土對微生物吸附規(guī)律溶液初始pH與吸附效果的關(guān)系101吸附溫度與吸附效果的關(guān)系硅藻土對微生物吸附規(guī)律102活細菌吸附重金屬離子的靜態(tài)吸附工藝細菌培養(yǎng)菌體與培養(yǎng)基分離培養(yǎng)基回用生物吸附過程硅藻土助 濾過濾機菌體含重金屬廢水出水硅藻土103硅藻土來源廣泛，價格便宜，性能穩(wěn)定，無污染。硅藻土是由硅藻的壁殼組成的，壁殼上有多級、大量、有序排列的微孔，這種獨特的結(jié)構(gòu)賦予它許多優(yōu)良的性能，它孔隙率和比表面積大，吸附性強。吸附后的硅藻土可以用作制磚原料。經(jīng)濟