生物吸附法重点.ppt

早期的研究重点是活体微生物. 后来, 人们发现死细胞具有与活细胞相似甚至更高的吸附容量,而且不受水中有毒物的限制、不要求提供营养物, 成为上世纪末以来生物吸附法的主要研究对象。 * 研究人员所用的生物吸附剂有的来自于实验室规模的培养, 有的来自于一些发酵工业的废弃微生物, 还有的取自于自然的水体环境中(如马尾藻等), 也有少数人用活性污泥做为生物吸附剂进行研究. * 研究人员所用的生物吸附剂有的来自于实验室规模的培养, 有的来自于一些发酵工业的废弃微生物, 还有的取自于自然的水体环境中(如马尾藻等), 也有少数人用活性污泥做为生物吸附剂进行研究. * 研究人员所用的生物吸附剂有的来自于实验室规模的培养, 有的来自于一些发酵工业的废弃微生物, 还有的取自于自然的水体环境中(如马尾藻等), 也有少数人用活性污泥做为生物吸附剂进行研究. * 然而这些被交换下来的离子的总量与金属离子总的吸附量相比只是其中很少的一部分，说明离子交换并不是其主要且唯一的吸附方式，吸附过程同时伴随着其它吸附机理。 * 生物吸附法在去除重金属中的应用 生物吸附法的由来 生物吸附材料的种类 生物吸附剂的吸附机理 环境因子对生物吸附的影响 生物吸附剂的预处理及固定化 生物吸附剂的优点 生物吸附剂的发展方向 生物吸附法 生物吸附法就是利用某些生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液两相分离来去除水溶液中金属离子的方法。 生物吸附的由来 生物吸附这一概念由Ruchhoft等人于1949年首先提出，他用活性污泥法从废水中回收了239pu，单级处理获得了60％的回收率。他描述了在清除污染的过程中增殖的微生物“有巨大表面积的胶状基质能吸附放射性材料”。 Polikarpovz在研究水生生物的放射生态学时指出：海洋环境中存在的核材料可通过海洋微生物“直接从水中吸附”而积累，而且上述性质与细胞的生命功能无关。 生物吸附材料的种类 1、细菌吸附剂 细菌尺寸小、普遍存在、对环境适应能力强。许多研究表明细菌及其产物对溶解态的金属离子有很强的配合能力。根据它们的结构和组成，细菌细胞壁带有负电荷，使得细菌表面具有阴离子的性质。金属离子与细胞表面结构材料上的羧基阴离子和磷酸阴离子发生相互作用而被固定。 如: 芽孢杆菌属的菌株都有强大的吸附金属的能力。用地衣芽孢杆菌R08吸附Pd2+ , 45m in吸附量可达224. 8mg /g。 生物吸附材料的种类 2、真菌吸附剂 真菌易于生长、产量高、较容易进行基因操作和改造。在重金属生物吸附中, 人们关注较多的真菌主要有丝状真菌和酵母菌。 酿酒酵母广泛用于食品和酿造工业. 由于具有较为成熟的大规模工业化生产, 并常常作为工业生产的废弃物, 因而易于大量廉价地获得这些生物材料来制备生物吸附剂, 同时可以减轻这些行业处理废弃菌体的负担, 做到以废治废. 此外, 丝状真菌和酵母菌也容易利用不复杂的发酵技术在廉价的生长基质上培养. 这些特点使得真菌吸附剂在重金属生物吸附领域获得较为广泛的研究. 生物吸附材料的种类 3、藻类吸附剂 海藻类微生物是生物吸附剂的一大组成部分，被较多地研究开发应用于从工业废水、受污染地下水、电镀废水、矿石加工废水中去除Pd2+、Pb2+、Ag+、Cr6+、Hg2+、Cu2+等重金属离子，而且吸附量往往很高。一些大型海藻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。 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. 12 mg /g干物质 生物吸附机理 1、 离子交换机理 金属离子在被吸附剂细胞表面所吸附的同时，通常伴随着其他阳离子的释放，发生金属阳离子与其他阳离子在细胞内外的交换。 Brady 等研究了非活性少根根霉对 Mn(II)、Cd(II)、Zn(II)、Pb(II)和 Cu(II)的吸附，发现Mg2+ 、Ca2+和H+从吸附剂上被置换下来进入溶液中。金属离子被吸附的量越多，释出来的 Mg2+、Ca2+和 H+的总量也越多。 生物吸附机理 2、表面络合机理 生物细胞的细胞壁在生物吸附重金属的过程中起着非常重要的作用，是金属离子的主要积累场所。通 常，生物细胞的细胞壁主要由蛋白质、脂类和多糖类组成，致使细胞壁上的主要官能团有羧基、羟基、氨基、酰胺基、磷酰基和硫酸酯基等，其中的氧、氮、硫和磷原子可以与金属离子发生配位络合作用。 吴涓分析了黄孢展齿革菌对 Pb2+的吸附机理,它是以细胞壁上的氧原子、氮原子以及硫原子与 Pb2+ 的络合反应为