Bacillus coagulans BP-2非活性菌株对Cd~(2+)的吸附特性及机理研究

为寻找Cd~(2+)经济、高效、环保的微生物吸附剂,探讨微生物对重金属的吸附特性和机理,从采自韶关大宝山矿区的土壤样品中分离、筛选耐镉功能菌株,以BP-2菌株为研究对象,采用16S r DNA方法对菌株进行了分子鉴定;通过批式试验系统研究了不同环境变量对菌株吸附Cd~(2+)的影响;利用等温吸附模型、动力学模型模拟了吸附过程;采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析手段,探讨了菌株吸附镉的作用机理。结果表明,16S r DNA序列相似性表明该菌株隶属芽孢杆菌属,将其命名为Bacillus coagulans BP-2。当Cd~(2+)初始质量浓度为100 mg·L~(-1),吸附时间为80min,菌株生物量为2.5 g·L~(-1)时,菌株对Cd~(2+)的吸附效果最好,吸附量可达73.26 mg·g~(-1);菌株对Cd~(2+)的吸附过程符合Langmuir等温模型(r~2=0.991 1),最大吸附量为86.19 mg·g~(-1),二级动力学方程(r~2=0.981 4)能够更准确地描绘菌株对Cd~(2+)的吸附过程。XRD分析显示,吸附后在13.3°、39.1°处出现Cd~(2+)的特征峰,说明Cd~(2+)成功被吸附到菌株的表面。FTIR和XPS结果表明Bacillus coagulans BP-2细胞壁上的-OH、-NH和-C=O基团参与了Cd~(2+)的吸附。利用Bacillus coagulans BP-2非活性菌株作为经济、高效、环境友好生物材料能够有效吸附溶液中Cd~(2+)。该研究可为含镉重金属废水的去除提供理论基础和实践依据。