藻类对有机污染物生物吸附的研究进展

随着工业的迅猛发展,越来越多的有毒有机污染物被排放到环境中,进而引起一系列环境问题。大量研究表明,生物吸附已经成为去除有毒有机污染物的重要方法,而藻类作为一种理想的生物吸附剂,具有良好的吸附和降解有机污染物的能力。概述了藻类对染料、酚类、多环芳烃三种具有代表性的有毒有机污染物的生物吸附。     

ε-聚赖氨酸生产废菌体对六价铬吸附影响的研究

以ε-聚赖氨酸(ε-PL)发酵生产废菌体小白链霉菌(Streptomyces albulus)PD-1为研究对象,探讨了其对吸附Cr(Ⅵ)的影响.实验过程中,对预处理方式、pH、初始Cr(Ⅵ)浓度、吸附时间和温度等因素进行了考察.结果表明,HCl预处理的菌体具有较好的吸附能力,Cr(Ⅵ)的吸附增加率达到22.7%,最佳pH为2.0左右,温度对Cr(Ⅵ)的吸附影响不大.实验过程中分别采取Langmuir和Freundlich 2种吸附等温模型对实验数据进行了拟合,得到2个模型的线性相关系数R2分别为0.979 4和0.979 8,这表明吸附过程中既存在单层吸附同时也存在复杂的多层吸附,小白链霉菌对Cr(Ⅵ)的最大理论吸附量为23.92mg.g-1.通过傅里叶变换红外光谱分析,酰胺基和羟基等基团在吸附过程中起主要作用.     

一株Zn抗性菌株的筛选鉴定及吸附条件优化

采用浓度梯度法从铅锌尾矿区与污水灌溉区土壤中筛选了一株Zn抗性放线菌,并通过形态与培养特征、生理生化特性、细胞壁组分与16SrRNA基因序列分析对该菌株进行了鉴定.同时,综合运用单因素试验与正交试验法对该菌株吸附Zn2+的条件进行了优化.结果表明,菌株CCNWHX72-14经鉴定为高加索链霉菌(Streptomyces ciscaucasicus),其对Zn2+的抗性达到845mg·L-1.锌胁迫生长曲线表明,该菌株在130mg·L-1Zn2+胁迫时生长良好,且最适培养时间为7d.各个单因素条件对该菌株吸附Zn2+的影响顺序为:接种量初始Zn2+浓度初始pH转速温度.该菌株吸附Zn2+的最佳条件为:初始Zn2+浓度为150mg·L-1,初始pH=5,接种量为1%,转速为60r·min-1,温度为28℃.菌株CCNWHX72-14在最佳条件下对Zn2+的吸附较具有良好的重复性与稳定性,最高吸附量可达51.05mg·g-1,该研究为进一步探讨链霉菌的Zn2+吸附机制及其在生物修复中的应用奠定了基础.     

海藻酸钠包埋活性炭与细菌的条件优化及其对Pb~(2+)的吸附特征研究

利用海藻酸钠固定化包埋活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1,通过正交试验研究海藻酸钠溶液浓度、包炭量及包菌量吸附Pb2+的最佳配比,并研究了这种新型的固定化小球对Pb2+的吸附特征.结果表明,固定化活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1小球最佳制备条件为海藻酸钠质量分数2.5%、包炭量1:20和包菌量1:2,在该制备条件下吸附率达到93.74%.固定化小球的最佳吸附条件为pH5、温度30℃和Pb2+初始浓度300mg·L-1,活性炭与GA1经固定后对pH、温度和Pb2+初始浓度适应范围扩大.吸附平衡曲线表明,对Pb2+的吸附在30min内是一个快速的过程,在2h时基本趋于平衡,且平衡曲线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述,其吸附过程主要为单分子层吸附,最大单分子层吸附量为370.37mg·g-1.解吸结果表明固定化小球能有效地循环利用.     

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.     

基于响应面优化条件下柚皮对Pb2+的吸附

采用Plackett-Burman(P-B)法和中心复合设计(Central Composite Design,简称CCD)对影响柚皮吸附Pb2+的6个条件进行筛选优化.P-B实验设计与统计学分析表明:pH值、Pb2+初始浓度、吸附剂用量是影响吸附率的3个关键因素.以吸附率为响应目标,对3因素进行中心复合设计,并经响应面法优化分析得到影响吸附率的二阶模型,确定了Pb2+吸附实验的最优操作条件:pH值5.4.Pb2+初始浓度为265.86mg·L-1,吸附剂用量为2.56 g·L-1,实测吸附率达到92.47%,吸附量为96.01 mg·g-1;整个吸附过程吸附剂柚皮没有经过任何化学预处理.效果优于一般的天然吸附剂.研究结果表明,柚皮是一种很具潜力的环保型廉价吸附剂.     

改性龙须眼子菜吸附水溶液中Cu2+的性能

采用批式实验法对改性龙须眼子菜吸附溶液中Cu2+的吸附动力学过程及吸附平衡进行了研究,考察了溶液初始pH值、吸附剂用量、温度等对改性龙须眼子莱吸附Cu2+的影响.结果表明,吸附动力学过程可以用准二级动力学方程进行拟合,吸附等温线符合Langmuir模型而不符合Freundlich模型.吸附实验的优化条件为:溶液初始pH值为4.0～5.6,溶液初始Cu2+浓度与吸附剂用量比值为10～25 mg·g-1,吸附时间为30～45 min,吸附温度为20-30℃.龙须眼子菜经甲醇改性后对Cu2+的吸附性能有了很大程度的提高;在改性龙须眼子菜吸附Cu2+的过程中,存在离子交换作用,但不占主导地位;改性龙须眼子菜吸附Cu2+主要依靠醇、酚类中的O-H基团,酰胺类中的C=O、N-H与C-N基团,砜类中的S=O基团与Cu2+的配位作用.     

铆钉菇(Gomphidius viscidus)菌丝对Cu(Ⅱ)的生物吸附特性

在离体条件下研究了外生菌根真菌铆钉菇(Gomphidius viscidus)菌丝对Cu(Ⅱ)的吸附动力学和热力学特性,并采用二级动力学方程Freundlich和Langmuir吸附等温线模型拟合G.viscidus菌丝的生物吸附特性.同时,考察了G.viscidus菌丝在不同温度和Cu(Ⅱ)起始浓度下,各自对Cu(Ⅱ)吸附能力和吸附率所造成的影响.结果表明:G.viscidus活性菌丝在2h时达到最大吸附速率,16h时达到最大平衡吸附量,其主动吸附使得对Cu(Ⅱ)具有很高的平衡吸附比例;G.viscidus活性菌丝和非活性菌丝均对Cu(Ⅱ)具有很大的吸附量,分别为25℃时的15.12与36.13mg·g-1(以干重计)和30℃时的16.23与10.42mg·g-1(以干重计);G.viscidus非活性菌丝对Cu(Ⅱ)的吸附能力随温度升高而降低,G.viscidus活性菌丝则无显著变化;G.viscidus菌丝对Cu(Ⅱ)的吸附能力随Cu(Ⅱ)初始浓度增加而增大,吸附率随初始浓度增加而减小.     

红绒盖牛肝菌菌丝对Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)生物吸附的影响因子

在离体条件下,研究了外生菌根真菌红绒盖牛肝菌(Xerocomus chrysenteron)菌丝对 Cu(Ⅱ)和 Cd(Ⅱ)生物吸附的影响因子,考察了X. chrysenteron菌丝对 Cu(Ⅱ)和 Cd(Ⅱ)的吸附能力、去除率和平衡吸附量在不同初始质量浓度和不同温度下所受影响,并采用Freundlich和Langmuir线性化吸附等温线模型拟合X. chrysenteron菌丝的生物吸附热力学特性. 结果表明:当菌丝的质量浓度为10g/L, 30 ℃时,X. chrysenteron非活性菌丝对 Cu(Ⅱ)和 Cd(Ⅱ)的最佳吸附量分别为47.11和11.72mg/g(以菌丝干质量计);X. chrysenteron非活性菌丝对 Cu(Ⅱ)和 Cd(Ⅱ)的吸附能力、去除率、平衡吸附量均优于活性菌丝;X. chrysenteron菌丝对 Cu(Ⅱ)和 Cd(Ⅱ)的吸附能力随其初始质量浓度的增加而增大,去除率随其初始质量浓度的增大而分别呈指数下降和线性下降;30 ℃时X. chrysenteron菌丝对 Cu(Ⅱ)和 Cd(Ⅱ)的吸附能力、去除率、平衡吸附量均比 25 ℃时大.     

酿酒酵母对Ag+的吸附特性研究

为了深入探讨酿酒酵母吸附贵金属离子Ag⁺的特性,研究了吸附时间、离子浓度、初始pH值、温度对废弃酿酒酵母吸附Ag⁺的影响,并分析了动力学、热力学以及等温吸附特性.结果表明,酵母吸附Ag⁺的过程进行得很快,当Ag⁺初始浓度为1 mmol·L^-1、细胞浓度2 g·L^-1条件下,反应10 min,Ag⁺可以达到平衡吸附量的86%以上.随后在24 h内吸附量缓慢增加,去除率基本维持在51%～55%左右.酵母吸附Ag⁺的过程可以用准一级和准二级动力学方程描述,后者模拟效果更好.酵母吸附Ag⁺的等温吸附过程可以用Langmuir方程描述,但Freundlich方程拟合效果较差.当Ag⁺初始浓度为0～8 mmol·L^-1、酵母浓度2 g·L^-1条件下,酵母吸附Ag⁺的Langmuir理论饱和生物吸附容量为0.385 mmol·g^-1.在pH 2.0～7.2范围内,吸附量随着溶液初始pH值升高而升高.10～40℃范围内,温度对酵母吸附Ag⁺的影响不如pH值的影响显著,特别是在低离子浓度下尤其如此.酵母吸附Ag⁺的较适宜温度为20～30℃.热力学分析表明,酵母吸附Ag⁺具有自发性、熵增特征.