一种改性微生物吸附剂的制备及其对镉离子的吸附特性

改性生物吸附剂具有更好的重金属离子去除能力,成为近年来研究热点.本研究通过向菌株拉乌尔菌Raoultella sp. X13生长培养基中添加特定盐获得改性吸附剂,并研究了其镉离子（Cd²⁺）吸附特性.研究结果表明,相比原始菌体X13,经KCl、K₂SO₄、KH₂PO₄、（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl改进的生长培养基制备的吸附剂提高了对Cd²⁺吸附效果.其中,NH₄Cl改性的拉乌尔菌Raoultella sp. X13（命名为R5-1）对Cd²⁺吸附能力显著增加,达66.40 mg·g^-1,增加了47.30%.这一显著变化主要依赖于生长代谢引起的细胞表面结构变化.Cd²⁺吸附特性研究结果表明生物吸附过程受溶液pH、初始金属浓度和接触时间的影响.Langmuir等温线模型和伪二级动力学模型更加符合吸附剂R5-l对Cd²⁺的吸附数据. FTIR分析表明R5-l表面存在多种功能位点并可能参与金属离子的结合,例如—OH,—CH₂,N—H, —COO,磷酸盐或硫酸盐等官能团.模拟实验结果表明吸附剂R5-l可以有效修复废水中多种金属离子.因此,本研究获得的改性吸附剂R5-l可以作为重金属Cd²⁺的潜在微生物修复剂,并为高效,简便,环保地制备改性吸附剂提供一定的参考.     

纳米Fe3O4负载的浮游球衣菌去除重金属离子的工艺研究

以纳米Fe₃O₄负载浮游球衣菌（Sphaerotilus natans）制备复合生物吸附剂,对此吸附剂进行表征并考察了其吸附水中重金属离子的性能.红外光谱分析表明,此复合生物吸附剂表面的主要活性基团为酰胺基（—CONH—）和羟基（—OH）.吸附性能研究表明,菌含量和流量是影响复合生物吸附剂吸附重金属离子的主要因素,在Cu²⁺初始浓度c₀<20 mg/L,菌含量1.5 g/L（菌/ Fe₃O₄＝3∶2）,流量0.96 L/h 时吸附剂对Cu²⁺的吸附效果最好;用稀盐酸对复合生物吸附剂进行再生,吸附剂可重复使用10次以上,再生液可重复使用3次; 吸附选择性为：Pb²⁺ > Cu²⁺ > Zn²⁺>Cd²⁺.     

Ni2+生物吸附动力学及吸附平衡研究

研究了金属离子Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附特性,内容包括生物吸附动力学和吸附等温线.生物吸附动力学结果表明,当Ni²⁺初始浓度为65.6 mg/L时,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以分为2个阶段,第1阶段为物理吸附,在10　min内快速达到平衡.Ni²⁺在酵母上的吸附过程可以很好地用准二级动力学方程来描述 （R²=0.999）,动力学参数k₂为0.018 4 g/(mg·min),q_e为5.96 　mg/g.吸附等温线结果表明,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以用Langmuir和Freundlich方程来描述,最大吸附量q_max为6.32 　mg/g.酿酒酵母可用于处理低浓度的含Ni²⁺废水.     

3种赤潮藻对褶皱臂尾轮虫的急性毒性效应

应用急性毒性试验方法,研究了可控生态条件下不同密度的东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense Lu)、赤潮异弯藻 (Heterosigma akashiwo Hada)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense Balech) 对褶皱臂尾轮虫（Brachionus plicatilis）的致死率和种群增长参数的影响. 结果表明,东海原甲藻、赤潮异弯藻和塔玛亚历山大藻对褶皱臂尾轮虫24 h的LC₅₀分别为3.56、 1.21和0.49 (×10⁴　cells/mL); 3种赤潮藻在对褶皱臂尾轮虫的致毒过程中均表现了明显的密度效应; 10⁴cells/mL的东海原甲藻藻体,10⁵cells/mL的赤潮异弯藻滤液和藻内容物以及10³ cells/mL的塔玛亚历山大藻滤液、藻内容物和藻体对褶皱臂尾轮虫有显著的抑制效应,且抑制作用随藻密度的增加而增强.     

Gemini1231双季铵盐选择性抑制赤潮生物生长的实验

以甲藻门的东海原甲藻、塔玛亚历山大藻、裸甲藻,黄藻门的赤潮异弯藻,硅藻门的中肋骨条藻等典型赤潮生物以及绿藻门的青岛大扁藻和亚心形扁藻2种非赤潮生物为研究对象,探讨了Gemini1231双季铵盐类表面活性剂的抑藻活性.结果表明,该表面活性剂在较低浓度下(0.2～0.5 mg·L^-1时),对东海原甲藻、塔玛亚历山大藻和赤潮异湾藻等赤潮生物的生长表现出了明显的抑制作用.当该双季铵盐的浓度增至0.5 mg·L^-1以上时,对中肋骨条藻的生长也表现出了一定的抑制作用.而在相同浓度范围内,对裸甲藻和所选用的2种非赤潮生物生长的影响不明显,表现出了抑藻作用的选择性.对各海洋微藻的脂肪酸组成分析表明,该表面活性剂的选择性抑藻作用与不同海洋微藻生物膜的脂肪酸组成,尤其是其多不饱和脂肪酸的含量明显相关.     

缓释铜离子法去除海洋原甲藻赤潮生物的研究

赤潮灾害日趋严重 ,用硫酸铜去除赤潮是国际上仍在使用的最有效方法 .但直接使用硫酸铜易对渔业造成危害 .在研究高岭土、蒙脱土、硫酸铜和可溶玻璃粉去除赤潮藻的基础上 ,提出并研究了可溶玻璃载体缓释 Cu²⁺的方法去除赤潮藻 ,并对其凝聚和 Cu²⁺除藻模型进行了初步研究 .结果表明 ,可溶玻璃为载体的含铜除藻剂 TB对海洋原甲藻 (Prorocentrum micans)有明显的去除效果 ,可以极大地减少除藻剂的用量 .含铜越高 ,除藻能力越大 .当含 CuSO₄15%的 TB用量为 3.5mg/L时 ,藻细胞去除率在 12h内可达到 96.2%.由于其缓释 Cu²⁺的作用 ,能维持 7d时间藻细胞数目没有明显增加 .TB较硫酸铜减轻了投药过程中易造成局部 Cu²⁺浓度过高而伤害鱼类的缺点 .     

沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu2+的等温吸附特征

研究了沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻对Cu²⁺的吸附等温线,分别采用了线性和非线性2种方法拟合吸附等温线,并比较分析2种方法的拟合效果和适用性.结果表明:①在采用等温吸附模型比较和评价不同生物吸附剂的性能时,不能仅仅根据R²和χ²的大小进行拟合方程的适用性比较.为了获得更为真实可靠的拟合结果,在实践中可以利用线性和非线性方法分别进行拟合,而每一种拟合方法也要同时采用多种模型,在对多个拟合结果比较的基础上选择更符合实验数据的吸附模型;②在本实验中,沉水植物轮叶黑藻和穗花狐尾藻吸附Cu²⁺的行为更符合Langmuir模型,而Freundlich模型特别是其线性表达式的计算值与实验数据的误差较大;③沉水植物中粗纤维素占干物质的比重是影响其吸附容量的重要因素之一,其细胞壁上多糖的—OH和—CONH₂可能是吸附的活性中心;④根据Langmuir模型线性拟合参数q_m,轮叶黑藻、穗花狐尾藻对Cu²⁺的最大吸附量分别为21.55 mg/g和10.80mg/g,其吸附Cu²⁺的最大活性比表面积分别为3.23m²/g和1.62m²/g.     

改性生物炭固定床对模拟湖库水体中Mn2+的吸附

湖库是社会生产发展的重要水资源,而湖库饮用水中锰离子（Mn²⁺）的季节性超标成为威胁人类的生活健康和社会安全生产的重要因素之一.首先,开展了NaOH改性生物炭的静态吸附研究,并考察了热解温度（400、500和600℃）和改性条件（未改性、碱前处理改性和碱后处理改性）对吸附性能的影响,研究表明碱前处理改性能提高生物炭的吸附容量,在400℃时获得最大吸附容量为41.06 mg ·g^-1.之后,开展了改性生物炭固定床对Mn²⁺的动态吸附研究.结果表明,碱改性生物炭在静态吸附状态下的吸附能力越强,其在固定床动态吸附过程中的穿透点（c_t/c₀=0.1）和饱和点（c_t/c₀=0.9）时间越长;当分别提高Mn²⁺初始浓度和进水流速时,固定床吸附的穿透点时间由360 min分别缩短至160 min和200 min,饱和点时间由865 min分别缩短至700 min和600 min.Thomas吸附模型能较好地拟合生物炭固定床吸附过程,表明动态吸附过程中,生物炭对Mn²⁺的去除由化学吸附主导,研究结果可为实际运行提供科学指导.     

沟戈登氏菌对重金属的生物吸附-浮选和解吸性能

用沟戈登氏菌作吸附剂,研究了采用生物吸附-浮选和解吸法从水溶液中去除和回收重金属的过程,并对生物吸附浮选机理进行了分析.结果表明,沟戈登氏菌对各种重金属离子的选择性为Hg>Pb>Cu,但菌细胞对Cu的吸附能力最高.NH₄⁺的加入对吸附Pb²⁺有促进作用,而K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺共存离子的加入会对吸附过程有明显的抑制.当加入DA17.5mmol/L,pH为9.5时,Pb²⁺和菌细胞的去除率分别能够达到93%和96%,经无水Na₂CO3的₃次吸附、浮选和解吸处理后,它们的去除率仍然能够达到94%和97%.动电位和红外光谱分析结果表明,沟戈登氏菌的自然等电点为3.50,吸附Pb2+后增为4.02,与DA作用后降至3.02,吸附过程与细胞壁上的羧酸基团和乙酰胺基团有关,浮选过程则是有静电力、氢键、离子交换和化学络合等过程的协同作用.扫描电镜观察显示,吸附Hg²⁺后,菌细胞表明粘附有絮状物,菌体形状变得不规则.     

响应曲面法优化KOH改性污泥生物炭的制备及其强化去除Pb（Ⅱ）的研究

采用响应曲面法优化了KOH改性污泥生物炭（SB-KOH）的制备条件,研究了各因素之间对生物炭吸附性能的交互影响,并且探讨了KOH强化生物炭吸附能力的机制.同时,研究了吸附时间、吸附温度及pH对SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）的影响,探讨其吸附机理.结果表明：KOH浸渍浓度是最显著因素,较高浸渍浓度有利于提高SB-KOH的吸附性能;增加KOH浸渍浓度和升高热解温度可以协同提高SB-KOH的吸附性能;最佳制备条件为2.5 mol·L^-1的KOH浸渍浓度、7 h的浸渍时间、631 ℃的热解温度和44 min的热解时间.KOH改性后的污泥生物炭表面粗糙, 比表面积增大,微孔数量增加,SB-KOH的比表面积为141.22 m²·g^-1,是原污泥生物炭（SB,5.93 m²·g^-1）的24倍,改性后的生物炭碱性提高、K元素含量增加.SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）是以化学吸附为主的多分子层混合吸附,膜扩散是主要的速率控制步骤,增加溶液pH、提高温度可促进吸附.吸附机制涉及矿物沉淀（Q_mp）、离子交换（Q_ie）、含氧官能团的络合（Q_oc）和金属π键结合（Q_mπ）,不同吸附机理的贡献顺序为：Q_mp（143.5 mg·g^-1）>Q_ie（39.67 mg·g^-1）>Q_oc（8.56 mg·g^-1）>Q_mπ （1.65 mg·g^-1）,KOH改性强化了生物炭对Pb（Ⅱ）的矿物沉淀和离子交换吸附量.本研究丰富了KOH改性污泥生物炭的制备理论,阐明了SB-KOH吸附Pb（Ⅱ）吸附机理及其影响的主要机制.     

毛木耳对Cd~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)生物吸附的动力学和吸附平衡研究

以毛木耳(Auriculariapol ytricha)子实体为生物吸附材料,研究起始pH值、反应时间、重金属浓度这3个因素对毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的影响及其吸附特性.结果表明,pH是影响毛木耳子实体吸附重金属离子的主要因素,最适起始pH值为5;在10mg·L-1重金属浓度下,毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附率分别为94.12%、96.22%、99.94%、99.19%;准二阶动力学模型比准一阶动力学模型能更好地描述毛木耳子实体对4种重金属的吸附过程;Langmuir等温模型能较好地拟合毛木耳子实体对4种重金属的等温吸附过程;毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附量分别为10.09、8.36、23.57和3.64mg.g-1;毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Zn2+的化学反应机理可能为离子交换反应.     

Damage to DNA of effective microorganisms by heavy metals: Impact on wastewater treatment

The research is to test the damage to DNA of effective microorganisms(EMs)by heavy metal ions As3+,Cd2+,Cr3+,Cu2+,Hg2+, Pb2+,and Zn2+,as well as the effects of EM bacteria on wastewater treatment capability when their DNA is damaged.The approach applied in this study is to test with COMET assay the damage of EM DNA in wastewater with different concentrations of heavy metal ions As3+,Cd2+,Cr3+,Cu2+,Hg2+,Pb2+,Zn2+,as well as the effects of EM treated with As3+,Cd2+,Cr3+,Cu2+,Hg2+,Pb2+,and Zn2+ on COD degradin...     

青霉菌和镰刀菌对重金属Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)和Pb~(2+)的吸附特性

研究了青霉菌和镰刀菌对重金属Cd2+、Cu2+、Zn2+和Pb2+的吸附特性,探讨了复合重金属和不同培养基对菌株吸附能力的影响.同时,采用察氏液体培养基(CDM)和马铃薯葡萄糖培养基(PDB)接种菌株,对不同种类和浓度的重金属进行吸附实验.结果表明,青霉菌和镰刀菌对Cd2+、Cu2+和Zn2+的吸附率随金属浓度的升高而下降,吸附量随金属浓度的增加先增大后减小;当浓度增加到较高值(300mg·L-1)时,Pb2+的吸附率开始下降,吸附量先逐渐增加后变化不大.菌丝体对重金属的吸附能力表现出一定的差异性,对Pb2+的吸附率和吸附量明显高于其他3种金属,CDM培养青霉菌对300mg·L-1Pb2+的最大吸附量达到34.80mg·g-1.多种重金属的复合抑制了菌丝体对重金属离子的吸附.不同菌丝体对复合重金属的吸附量差异性较大,PDB培养混合菌体对重金属离子的吸附率和吸附量均较大,并有明显的促进作用.CDM培养菌丝体对Pb2+的吸附量均高于PDB培养菌丝体.     

改性甘蔗渣对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附行为研究

为提高废弃甘蔗渣对重金属离子Cd2+和Pb2+的吸附能力,文章采用简单的方法制备了乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)修饰的甘蔗渣。经FTIR分析,有大量的羰基修饰在了甘蔗渣的表面,为其吸附重金属离子提供了更多的活性位点。实验结果表明:经过修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附量分别为46.46 mg/g、119.36 mg/g,是未修饰的3.69和12.31倍,且均能在20 min内达到最大吸附量并保持平衡,其吸附符合Langmuir等温吸附模型,且吸附过程遵循二级动力学模型。在pH 4~7范围内,修饰SCB对Cd2+和Pb2+具有较高的吸附能力。除此之外,在Cd2+、Pb2+、Cu2+和Zn2+共存的情况下,修饰SCB对Pb2+仍能保持较高的吸附量。修饰后的甘蔗渣对Cd2+和Pb2+的吸附能力有了显著提高,且具有一定的抗干扰能力,有望应用于实际工业废水处理。     

利用QSAR模型探讨分类条件下金属离子性质与酵母吸附容量之间的关系

在金属离子分类基础上(按金属离子的软硬性质),以啤酒工业废酵母对10种金属离子(Pb2 ,Ag ,Cr3 ,Cu2 ,Zn2 ,Cd2 ,Co2 ,Sr2 ,Ni2 、or Cs )的Langmuir理论饱和吸附容量qmax为QSAR(Quantitative Structure Activity Relationships)模型的活性参数,以金属离子的22种物理化学性质作为QSAR模型的结构参数,利用QSAR方法建立了分类条件下离子性质与酵母生物吸附容量之间的定量关系.金属的离子性质与吸附容量之间的线性回归分析结果表明,对金属离子进行适当分类可以改善拟合效果对于含有软离子的金属离子,共价指数X2mr是22种变量中预测效果最好的离子性质.离子的X2mr数值越大,离子与细胞的共价结合程度越高,吸附量越大.对于不含软离子的金属离子,极化力Z2/r、第一水解常数|log KOH|和电离势IP是qmax预测中最有价值的3个离子结构参数.(似)极化力的多种表征形式Z/r,Z/r2,Z/AR2,Z/AR也可以用于预测qmax.但考虑了金属离子的价层电子数、离子有效电荷和离子半径的极化力参数Z*2/r,却难以解释酵母吸附金属离子的亲和力顺序.该研究为预测金属离子的生物吸附容量、研究重金属离子-微生物的相互作用提供了新的思路和方法     

重金属离子的生物吸附容量与离子性质之间的关系

利用金属离子毒性评价和预测领域中的QSAR方法,探讨了重金属离子性质对生物吸附容量的影响．选用啤酒工业废弃的酿酒酵母为生物吸附剂,进行了10种金属离子Ag^＋,Cs^＋,Zn^＋,Pb^2＋,Ni^2＋,Cu^2＋,CO^2＋,Sr^2＋,Cd^2＋,Cr^3＋的生物吸附实验．选用22种参数来表征金属离子的物理化学性质,建立了金属的离子特性与生物吸附容量之间的关系．利用Langmuir方程计算得到酵母吸附金属离子的理论最大吸附量qmax,由大到小排序为Pb^2＋〉Ag^＋〉Cr^3＋〉Cu^2＋〉Zn^2＋〉Cd^2＋〉Co^2＋〉Sr^2＋〉Ni^2＋〉Cs^＋．离子性质与吸附量之间的线性拟合分析结果表明,共价指数Xm^2r与qmax具有良好的线性关系,共价指数越高,离子吸附量越大,金属离子与吸附剂表面官能团共价结合所占比重越大,键结合越牢固．对金属离子进行分类（按价态或离子的软硬性质）可以改善拟合效果．极化力Z^2／r、水解常数｜lgKOH｜、电离势,尸等多种物化性质与不含软离子的离子之间的理论最大吸附量也表现出良好的线性关系．     

碱熔联合水热改性生物质电厂灰高效吸附多种重金属离子

以生物质电厂灰(biofuel ash, BFA)为原料,采用碱熔联合水热技术对BFA进行改性,制备地质聚合物-沸石复合材料,利用SEM、XRD、FTIR等技术对改性前后的BFA进行表征,并研究了改性BFA(MBFA)对Cd2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+离子的吸附性能。结果表明:MBFA的比表面积、孔体积显著提高;拟一级和拟二级动力学模型均能较好地描述MBFA对Cd2+、Zn2+、Cu2+和Pb2+的吸附过程(R2>0.9375),说明同时存在物理、化学吸附;温度为298 K时,Langmuir方程和Freundlich方程对Cd2+、Zn2+、Cu2+吸附等温线均达到较好的拟合度(0.9223Cu2+>Cd2+>Zn2+。     

硫化物沉淀法处理含EDTA的重金属废水

在运用MINTEQA2模型对模拟重金属废水和EDTA萃取液中重金属离子形态进行分析的基础上,选用Na₂S沉淀法处理含EDTA的重金属废水. 结果表明:没有含EDTA的重金属废水,Cd2＋,Cu2＋,Pb2＋和Zn2＋是重金属离子的主要形态;而在含EDTA的模拟重金属废水和重金属萃取液中,重金属络合物是重金属离子的主要形态. 在c(EDTA)为0的条件下,Cd2＋,Cu2＋和Pb2＋的去除率达到100%,而Zn2＋的去除率仅为57.0%;随着c(EDTA)的增加,相同c(Na₂S)对废水中重金属的去除率逐渐下降. 在一定c(EDTA)的条件下,废水中重金属的去除率随着c(Na₂S)的增加而增加;但是在相同c(Na₂S)的条件下,Zn2＋的去除率较Cd2＋,Cu2＋和Pb2＋低. 工程实例进一步表明,Na₂S能够有效去除含EDTA重金属萃取液中的重金属离子,而完全去除Zn2＋则需要高浓度的Na₂S.      

喀斯特高原石漠化治理示范区土壤和农作物重金属含量特征

通过采集贵州毕节撒拉溪石漠化治理示范区土壤和主要农作物样品,分析了土壤和农作物样品中重金属Cr,Co,Cu,Cd, Pb,Zn,As和Ni含量,采用富集因子评价了土壤中重金属的污染状况,并分别采用潜在生态风险指数(RI)和生物富集系数评价了示范区土壤重金属的潜在生态风险和农作物对重金属的富集特征.结果表明,示范区土壤中Cr,Co,Cu,Cd,Pb, Zn,As和Ni平均含量分别为123,28.0,67.8,1.52,32.7,132,25.6和56.5mg/kg,除Cd外,其他均低于农用地土壤污染风险筛选值;其中森林土重金属污染程度的评价等级均为无污染-轻度污染,旱地土中Cd和Cu个别样点存在中度污染,其他均为无污染-轻度污染.潜在生态风险评价结果表明,示范区土壤重金属Cr,Co,Cu,Pb,Zn,As和Ni的单项潜在危害指数分别为1.23,4.67,3.39, 1.36, 0.53,8.54和2.83,潜在危害等级均为轻微生态危害,Cd的单项潜在危害等级为中等生态危害,8种重金属的综合生态危害等级为轻微生态危害.Cd在土豆中的生物富集系数为4.05,其他重金属的富集系数均小于2.不同农作物对土壤中不同重金属的富集能力有较大差异,其中Cd,Zn,Co,Cu, Pb和Ni在土壤-土豆系统中的迁移富集能力相对较高,Cr和As在土壤-玉米系统中的迁移富集能力相对较高,其他农作物对重金属的迁移富集能力较弱.     

微生物絮凝剂对高浓度重金属离子废水絮凝作用研究

文章研究了胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)产生的微生物絮凝剂(MBF)对高浓度重金属离子模拟废水的絮凝作用。采用的方法是将10mLMBF分别加入到100mL含Fe3+、Al3+、Pb2+、Zn2+、Ca2+和Mg2+的模拟废水中,分析MBF对不同重金属离子(浓度范围100~1000mg/L)模拟废水的絮凝作用。结果表明,不同重金属离子模拟废水经MBF处理后,出现明显不同的絮凝现象;随着废水重金属离子浓度增大,絮凝处理效率降低;废水经MBF处理后pH值比原水pH值下降。研究结果为进一步研究微生物絮凝剂处理含重金属离子废水提供参考资料。