生物吸附剂的应用及研究进展.doc

生物吸附剂的应用及研究进展 含重金属废水是对生态环境危害极大的一类污染源。重金属进入环境后不能够像有机物那样能够被生物降解，且大多参与食物链循环，并最终在生物体内积累，破坏生物体正常生理代谢活动，危害生物体健康[1,2]。另外，我国又是水资源相对匮乏的国家，我国每年缺水超过300亿吨[3]。因此，水污染防治及废水回用越来越受到人们重视。因此，如何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中的一个突出问题。 虽然重金属离子对生物体有很强的毒害效应，超过一定的浓度后，就会对生物体产生不良的影响，抑制生物生长或使生物体死亡，但是有的微生物，如某些藻类、细菌、真菌等等本身或是经过驯化以后对重金属有一定的耐受性，甚至失活的微生物体，也能够除去水中的重金属离子。利用微生物体作为吸附剂进行废水处理或回收金属的来源十分广泛，具有良好的经济效益。 1 生物吸附剂的来源 1.1藻类生物吸附剂 全球已知的藻类约4万种。多数情况下，藻类的细胞壁是由微纤丝形成的网状结构，含有丰富的多糖，如果胶、木糖、甘露糖、藻酸或地衣酸，这些多糖一般带负电荷，可以通过静电引力与许多金属离子相结合，因而，藻类对大多数重金属都有很强的吸附能力[6]。海草arrassum能够积累去除水中的Cd和Cu，Zn等重金属[7,8]；而Scenedesmus obliquus对UO22+最大吸附容量可达75mg/g干物质，能够使水中的铀浓度从5.0降至0.05mg/L，与Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+之间的竞争也很小[9]；绿微藻(Tetraselmis chui )在悬浮状态下能够吸附Cr[10]；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，与离子交换树脂的相当[11,12]。 1.2真菌生物吸附剂 真菌在自然界中分布很广。现已记载真菌约有12万种，其中大多数都应用于工业生产。它们的细胞壁含大量几丁质和葡聚糖，对重金属具有吸附能力[13,14]，利用其来吸附去除污水中的重金属，不仅可以节约处理费用，还可以达到以废治废的目的。 酿酒厂的废菌体啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，可吸附多种重金属离子和放射性核素，水中的一些常见的离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+及盐度对吸附的影响很小或不影响[15-20]；曲霉属的一些真菌菌株多种重金属和放射性核素的吸附效果也好，如酱油曲霉(Aspergillus sojae)对Pb2+和Cd2+的吸附率为69.76%和72.28%，米曲霉(Aspergillus oryzae)为60.64%.，81.34%[21]；烟曲霉(Aspergillus fumigatus)能够很快地从水溶液中去除U(Ⅳ)，Fe2+、Fe3+、Ca2+、Zn2+的存在对它的吸附去除无影响[22]，在脂肪酶生产产生的废弃菌丝体Aspergillus terreus显示了良好的铜吸附容量并且不受竞争离子的影响[23]；无花果曲霉(Aspergillus ficuum)对铅的吸附率可达92.44%[24]；黑曲霉(Aspergillus niger)对241Am有很好的吸附选择性，其吸附率均高达96%，即使溶液中的金、银浓度较241Am高2000多倍，对其吸附也无明显影响，当它生长在含金属氮化物的金矿废水中时，它可通过细胞表面的吸附作用而积累金、银、铜、铁、锌[25]；根霉属(Rhizopus)的菌株对大多数的金属也有良好的吸附效果。根霉(Rhizopus oligosporus)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[26]；少根根霉(Rhizopus arrhizus)铅有高吸附容量，而且是一种很有前途的处理核工业放射性废水的吸附剂[27~29]。黑根霉(Rhizopus nigricans)能快速地吸附多种金属离子，最大吸附容量为140到160mg/g干重[30]。 1.3 细菌生物吸附剂 细菌是地球上最丰富的微生物，其总生物量占地球总生物量的大部分，其细胞壁的化学组成为肽聚糖，含丰富的羧基和氨基。因此细菌与重金属表现出很强的吸附能力。 地衣芽孢杆菌((Bacillus licheniformis)R08对吸附Pd2+时，45min吸附量可达224.8mg/g[33]；Bacillus polymxa对铜有潜在的吸附能力[31,32]。一些芽孢杆菌，如Bacillus pumilus、Bacillus cereus等，对Ce2+，Co2+、Th4+、U4+等重金属离子具较高亲合性[34]。 假单孢杆菌菌属(Pseudomonas)的一些微生物能抵抗Cu2+的毒性，并对Cu2+有较好吸附能力[35]； Pseud