重金属抗性菌Bacillus cereus HQ-1对银离子的生物吸附-微沉淀成晶作用

发现1株对银离子有强吸附能力的蜡状芽孢杆菌HQ-1,研究了其对银离子的吸附特性及吸附机理.结果表明,菌体对银的吸附量可达91.75 mg/g,吸附过程符合Pseudo-second Order吸附动力学模型,相关系数高达0.999 9;吸附热力学很好地符合Freundlich吸附等温模型,相关系数为0.99;考察菌体浓度和温度对吸附的影响发现,菌体浓度增加有利于对银离子的吸附,温度对吸附影响较小;FTIR、SEM及EDAX实验结果表明吸附存在2种吸附机理,一为菌体表面一些含氮氧的基团对Ag 的络合作用,二为菌体分泌的胞外多糖等物质对Ag 的微沉淀成晶作用.     

低浓度重金属对蜡状芽孢杆菌复合菌降解BDE209性能的影响

针对电子废弃物引起的重金属及多溴联苯醚(PBDEs)复合污染问题,采用GC-MS, ICP、紫外扫描、红外光谱等分析方法,研究了蜡状芽孢杆菌(XPB、XPC)复合菌对十溴联苯醚(BDE209)的好氧脱溴降解性能及低浓度重金属对其降解特性的影响.结果表明,复合菌对BDE209有良好的脱溴性能,能将其降解为酚类有机物,反应1 d时其最高脱溴量可达1.18mg·L-1,脱溴率至少为14.16%.低浓度重金属的存在虽减缓BDE209的降解速率,但依然能保持良好的降解效果,脱溴率仍至少达13.92%.复合菌降解BDE209和吸附重金属的过程主要与羟基、酰胺基团和C--H键有关.单一降解BDE209过程中,复合菌大量释放K 和Na ,最高释放量分别为148.867和225.835μmol·g-1.复合菌在降解BDE209并吸附重金属的过程中,也存在K 和Na 的大量释放现象,且释放量高于单一的降解过程,最高释放量分别为156.482和261.217 μmol·g-1.菌体降解BDE209的同时,对Pb2 、Zn2 、Cu2 的吸附率最高值分别为89.47%、72.22%、39.83%.     

重金属生物吸附研究中蜡状芽孢杆菌菌体微观形貌的原子力显微镜观察与表征

对蜡状芽孢杆菌在重金属生物吸附条件下细胞的界面形态及其变化情况进行了原子力显微镜成像观察与表征 .结果表明 ,在严格实验对照条件下未加入Pb(II)的空白菌体细胞呈杆状 ,单个细胞长约 3 3μm ,横截面分析结果为宽 1 9μm左右 ,高为 0 3～ 0 4 μm ,细胞壁表面比较光滑 ,细胞之间以竹节结构首尾相连排列成长杆状 ;吸附Pb(II)后细胞的体积则发生膨胀 ,单个细胞长约 3 9μm ,横截面分析结果为宽 3 1 μm左右 ,高约为 1 1 5 μm ,细胞壁表面变得比较粗糙 ,细胞之间较容易发生粘结 ,与对照空白菌体相比 ,细胞之间呈长杆状的竹节结构排列则变得很少 .采用截面分析曲线中形貌特征的高宽度比R对细菌细胞在云母基底表面的横向铺展变形作用进行了定量表征 (吸附铅离子后R值由 0 1 6 5变为 0 4 1 6 ) ,同时探讨了细胞在基底表面的横向铺展变形作用可能与细胞表面电荷影响细胞在基底表面的粘附性能密切相关 ,并受溶液pH、离子强度以及金属离子的暴露与吸附等外界因素影响而发生改变 .有关其详细机理 ,还有待在以后的研究工作中作进一步探讨     

浮游球衣菌对Cu2+的吸附及生物吸附机理初探

以浮游球衣菌(Sphaeotilus natans)为生物吸附剂,对废水中Cu2 的吸附规律进行了研究,并采用红外光谱分析法、扫描电子显微镜-X 射线能量散射光谱和离子交换实验探讨了 Cu2 与浮游球衣菌可能的作用机理.结果表明,pH值是影响菌体吸附 Cu2 的主要因素,吸附的最佳pH值为 5.5;Cu2 与 Ca2 ,Na 之间存在着离子交换作用,同时还存在着 Cu2 与带负电荷细菌表面的静电吸引作用,-CONH2 和-OH 是菌体吸附 Cu2 的主要活性基团,当溶液pH值较高时,Cu2 能形成氢氧化物微沉淀沉积在细胞表面.     

黑木耳菌糠对Cu2+的生物吸附及其机理

针对现代工业废水中铜离子的污染及黑木耳产业链中菌糠废弃物资源化等问题,以黑木耳菌糠为吸附剂去除废水中的Cu2+.通过单因素试验确定响应面的高水平条件,并用响应面方法对其优化,确定最佳吸附条件;采用SEM-EDX、FTIR和XRD等手段对吸附前后的菌糠进行表征,初步探索了菌糠吸附的机理.结果显示:最佳单因素条件为菌糠投加量30.0 g·L-1、pH 7.0、Cu2+初始浓度75 mg·L-1、吸附时间120 min、温度25℃、转速150 r·min-1,吸附率为77.96%.响应面分析显示投加量、吸附时间和pH为显著因素.优化后投加量为31.6 g·L-1,吸附时间134 min,pH 7.0,吸附率可达80.51%,吸附符合Langmuir等温方程.菌糠表面疏松多孔,极易通过物理吸附方式吸附Cu2+,菌糠表面的氨基、羟基、酮基和羧基可以有效配位络合Cu2+.研究结果表明,黑木耳菌糠作为一种高效廉价环保的吸附剂,可用于Cu2+废水的处理.     

生物炭固定化硫酸盐还原菌对Cd2+吸附及作用机制分析

分别在300、500、700℃下限氧热解稻草、小麦和玉米秸秆制备生物炭,并以制备的生物炭为载体固定化硫酸盐还原菌(SRB),对比不同类型生物炭固定化SRB对Cd²⁺的吸附效果,筛选出吸附效果最佳的固定化SRB菌剂,并采用SEM、FTIR和BET对其进行表征分析;同时,研究溶液pH、吸附时间、生物炭添加量、Cd²⁺浓度对吸附效应的影响,并结合吸附动力学和等温吸附模型探究其对Cd²⁺的吸附过程及作用机理.结果表明,700℃限氧热解小麦秸秆生物炭固定化SRB菌剂(IBXM700)对Cd²⁺的吸附效果最佳;在pH=8、生物炭添加量为0.6 g(每50 mL溶液)、吸附时间为8 h、Cd²⁺初始浓度为40 mg·L^-1条件下,IBXM700对Cd²⁺的吸附效果最佳,其吸附符合拟一级动力学模型,以离子交换和表面物理吸附为主,以化学吸附作用为辅,且符合Langmuir模型,表明是单分子层吸附;离子交换、沉淀可能是IBXM700吸附Cd^2+...     

水稻秸秆生物碳对重金属Pb2+的吸附作用及影响因素

以农业废弃物水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法制备了不同温度(350、500和700℃)下的秸秆生物碳(RC350、RC500和RC700),研究了生物碳对Pb2+的吸附性能、作用机制及影响因素,为准确预测生物碳还田固碳对土壤中重金属迁移行为的影响提供理论参考.结果表明,生物碳对Pb2+的吸附行为符合准一级动力学方程,Pb2+在RC350、RC500、RC700上的吸附速率分别为0.167h-1、0.154h-1、0.388h-1;其等温吸附曲线符合Langmuir方程,最大吸附量分别为65.3、85.7和76.3mg·g-1,是原秸秆生物质RC100的5～6倍、活性炭AC的2～3倍.生物碳单位面积上的有效吸附点位比AC高约10倍.经酸化去除表面矿物成分后,RC350和RC700对Pb2+的吸附能力急剧下降,其最大吸附量、吸附亲和力与AC相近;红外光谱分析表明,去灰分后生物碳上有机碳官能团并无明显减少,而无机矿物(如SiO2)含量显著降低.生物碳中的有机碳组分和无机矿物组分对其吸附Pb2+均有重要贡献,其中无机矿物组分的吸附量及亲和力均大于有机碳组分.     

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.     

生物炭固定耐镉菌群对Cd2+的吸附及作用机制

从广西某硫化尾矿中分离出一耐镉菌群,将其固定在生物炭上制成固定化菌剂.同时,探究了生物炭种类、添加量、溶液pH、Cd²⁺初始浓度对固定化菌剂吸附Cd²⁺性能的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、16S rDNA、SEM、FTIR、XPS等分析测试手段研究了固定化菌剂对Cd²⁺的吸附过程和作用机制.结果表明,竹生物炭制备的固定化菌剂(ZBCM)对Cd²⁺的吸附效果最佳,在Cd²⁺浓度为20 mg·L^-1、pH=6、生物炭投加量为3 g·L^-1的条件下,ZBCM对Cd²⁺的吸附率达89.49%,较生物炭和单菌群的吸附率分别提高了54.6%和53.51%.从属水平上看,菌群主要由梭状芽孢杆菌、毛梭菌和产己酸菌构成,ZBCM吸附Cd²⁺后优势菌变为副梭菌、毛梭菌和贪铜菌,贪铜菌丰度的增长增强了ZBCM对Cd²⁺的络合和生物积累作用.ZBCM对Cd²⁺的吸附...     

微纳米粒径生物炭的结构特征及其对Cd2+吸附机制

为探究不同微纳米粒径生物炭的结构特性和对Cd²⁺吸附性能的影响.通过筛分法和球磨法制备不同粒径（180~250、50~75和≤20 μm,分别表示为BC-1、BC-2和BC-3）玉米秸秆生物炭,利用元素分析、激光粒度分析、SEM、BET、FTIR和XPS等手段对生物炭的结构进行了表征,采用静态吸附实验研究了不同初始Cd²⁺浓度、吸附时间和pH条件下生物炭对Cd²⁺的吸附行为与机制.结果表明,随粒径减小,生物炭表现为pH值和Zeta电位均下降、芳香性和极性降低、比表面积和孔体积增大.不同粒径生物炭对Cd²⁺的吸附动力学符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,其平衡时间依次为：BC-1（540 min）>BC-2（360 min）>BC-3（80 min）.Langmuir模型能更好拟合Cd²⁺在不同粒径生物炭上的吸附等温过程（R²>0.97）,Cd²⁺最大吸附量随粒径减小而增大,表现为：BC-3（74.43 mg ·g^-1）>BC-2（45.71 mg ·g^-1）>BC-1（44.59 mg ·g^-1）.生物炭吸附Cd²⁺主要机制有静电吸引、表面络合和阳离子-π作用.     

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.     

酿酒酵母与Ag+的相互作用机制研究

为探讨酿酒酵母与Ag⁺的相互作用机制,分析了酵母吸附Ag⁺过程中细胞阳离子的释放状况,并利用红外光谱（FTIR）、带能谱仪的扫描电镜（SEM-EDX）、带能谱仪的透射电镜（TEM-EDX）等手段表征了酵母细胞在吸附Ag⁺前后表面官能团的变化以及Ag⁺在酵母细胞中的存在位置和状态.结果表明,酵母细胞吸附Ag⁺伴随着大量细胞阳离子K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的释放.Ag⁺的存在会抑制体系pH值增加,并促进Mg²⁺、Ca²⁺的释放.与Ag⁺的吸附类似,K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺的释放也很快,并且符合准二级动力学方程.酵母对Ag⁺的吸附,可被认为是离子交换机制和共价结合机制共同发挥作用.FTIR证明酵母表面羧基对Ag⁺的吸附发挥重要作用.电镜分析结果表明,酵母细胞表面不仅吸附了Ag⁺,同时产生更高浓度的含Ag沉淀物,使Ag⁺从溶液中去除,这些含Ag沉淀不均匀地分布于细胞表面,含Ag沉淀的性质以及形成过程还需要借助其他分析手段进行进一步确认.     

蜡状芽胞杆菌对芘的降解特性及降解酶研究

考察蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus)对水体中芘的降解特性,分析其代谢产物和降解酶的活性.结果表明,1 mg·L-1Mn2+、0.1 mg·L-1Fe3+和10 mg·L-1葡萄糖混合物对芘的降解有明显促进作用;1 g·L-1菌体在120 h内对2.5μmol·L-1芘的降解率达到61.4%.利用LC-MS/MS分析芘代谢产物,检测到1-萘酚、2-萘酚、9-羟基菲和1-羟基芘4种单羟基多环芳烃,表明芘在单加氧酶作用下开环降解,且B.cereus能有效分解利用4种代谢产物,其最高利用率分别为100%、90.3%、98.3%和52.7%.酶活力分析实验结果表明,B.cereus具有的水杨酸羟化酶,邻苯二酚1,2-双加氧酶和邻苯二酚2,3-双加氧酶在芘的降解中起关键作用,其酶活力经芘诱导后均有明显提高.结合产物分析及酶活测定,推断B.cereus对芘的降解途径以及降解过程是由单加氧酶和双加氧酶联合起作用.     

六价铬还原细菌Bacillus cereus S5.4还原机理及酶学性质研究

从宝钢电镀污泥中分离得到1株六价铬还原细菌Bacillus cereus S5.4,在液体LB培养基中培养72　h完全还原2　mmol/L Cr⁶⁺.测定该菌株六价铬还原后细胞内外六价铬和总铬浓度,检测细胞各组分六价铬还原能力,并结合扫描电镜分析六价铬还原前后细胞形态的变化.结果表明,细菌的细胞壁膜能阻止六价铬进入细胞,是六价铬发生还原的主要场所,其通透性的改变将影响六价铬还原酶的作用;该菌株六价铬还原酶为非分泌型,在细菌细胞内侧发生作用.测定六价铬还原酶活性和稳定性：其最适温度范围25～37℃,最适pH 7,Cu2＋有增强六价铬还原酶活性的作用;在37℃,该菌株六价铬还原酶K_m为125.61 μmol/L,V_max为7.68 nmol/(min·mg).     

微生物吸附剂对重金属的吸附特性

从活性污泥中分离得到5株菌,检验了它们对重金属离子的吸附能力,其中类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)和藤黄微球菌(Micrococcus luteus)GC subgroup B对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子吸附能力最强.考察了Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子分别在这2种菌体上的吸附特性研究表明,Langmuir型吸附模式能很好地描述Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子在这2种菌体上的吸附实验数据,其线形回归系数高达0.99,溶液pH值是影响吸附的最主要因素,pH=5～6是吸附Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子的适宜条件.吸附动力学实验研究表明,菌体对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)离子的吸附可以分为迅速的细胞表面结合和缓慢的向细胞内的传输,稀HNO₃和H₂SO₄是Cu(Ⅱ)离子从Micrococcus luteus GC subgroup B菌体上有效的洗脱剂.     

蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus吸附铅的研究

通过吸附实验和微量滴定法探讨了Pb²⁺与蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus的吸附特性.结果表明,该菌体对Pb²⁺的吸附量随着pH升高而升高,最适pH值为6;菌体浓度的增加有利于对Pb²⁺的吸附;整个吸附过程符合Langmuir吸附模型,在试验的条件下,对Pb²⁺的饱和吸附容量为36.7mg/g干菌体.通过电位滴定实验,使用实时格氏图确定了滴定体系中的等当点(Ve)以及估算了表面活性位的总浓度(HS).     

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.     

水华束丝藻对汞的吸附-解吸特征

通过室内模拟实验,探究不同丰度的活、死水华束丝藻对Hg²⁺的吸附动力学特征和等温吸附模型以及解吸特征。结果表明,水华束丝藻对Hg²⁺有较好的吸附效果,能在短时间内吸附大量Hg²⁺,120 min左右达到吸附平衡,且活藻对Hg²⁺的吸附效果比死藻好;活藻和死藻吸附Hg²⁺的动力学过程符合准一级、准二级动力学模型,且准二级动力学模型拟合效果更好;活、死水华束丝藻对Hg²⁺的吸附分别符合Langmuir模型、D-R模型,最大吸附量分别为2.07×10^-2 ng/（10⁶ cells）、3.56×10^-2 ng/（10⁶ cells）;水华束丝藻对Hg²⁺的单位吸附量随着藻丰度的增加而减少,吸附总量随着藻丰度的增加而增加。反应初期（0～5 min）,活、死水华束丝藻对Hg²⁺进行生物吸附,吸附速度快且效率高;随后活藻依靠新陈代谢将Hg²⁺转移至细胞内进行生物富集,因而活藻的单位吸附量高于死藻。活藻和死藻对Hg²⁺的解吸量随藻丰度的增加而增加,且死藻变化更明显。     

改性磁性纳米颗粒固定内生菌Bacillus nealsonii吸附废水中Cd2+的特性研究

从重金属超累积植物龙葵体内提取内生菌Bacillus nealsonii,采用二氧化硅改性纳米Fe_3O_4颗粒与海藻酸钠将其包埋交联进行固定化,制得一种新型球状生物吸附剂,并应用于废水中Cd~(2+)的吸附处理.同时,通过正交实验研究了该球状生物吸附剂的最佳制备条件和吸附处理条件,并采用扫描电镜等表征手段与构建吸附动力学考察了其吸附特征.结果表明,球状生物吸附剂的最佳制备条件为:改性纳米Fe3O4颗粒质量分数为0.1%,海藻酸钠质量分数为8.0%,菌液接种量为0.4%,交联时间为2 h;其最佳吸附处理条件为p H=6、吸附时间12 h、吸附剂用量(干重)2.5 g·L-1,在Cd~(2+)初始浓度为50 mg·L-1时的吸附率可达96%以上.研究发现,球状生物吸附剂的内外部结构孔隙率较大,有利于促进Cd~(2+)的吸附.该吸附过程遵循准二级反应动力学,以化学吸附为主,符合Freundlich等温吸附模型,最大单分子吸附量可达13.02 mg·g-1.解吸实验结果表明,该吸附剂具有较好的可重复利用性.