(1)微生物表面络合机理:有些微生物,比如硫酸盐还原菌、蓝细菌和一些藻类微 生物的吸附作用和它们的细胞壁结构有关。细胞壁通过物理化学作用,把溶液中的重 金属离子吸附在它的胞外聚合物的结合位点上,例如羟基,氨基和磷酸根等官能团。
(2)微生物的氧化还原机理:有些微生物菌体因为本身就有氧化还原的能力,所以 导致吸附在微生物表面的重金属离子价态发生变化,进而使金属离子的毒理性质发生 改变减少毒性或变成挥发性的物质。例如,王保军[7]等发现烟草孢霉能将二价汞还 原成元素汞。
(3)微生物的离子交换机理:了解微生物的人都知道,微生物细胞表面的活性官能 团能够和溶液中的金属离子通过静电作用、共价键作用以及离子交换的方式吸附结合 在一起。微生物吸附重金属的过程中,往往还会伴随有其他阳离子析出的情况。 Kuyucak 等[8]研究发现,非活性海藻 Ascophyllum nodosium 在吸附 Co(Ⅱ)离子的 过程中,伴随着钙离子释放。
1。3。2 影响生物降解的因素
(1)微生物种类的影响 微生物吸附材料对重金属废水的处理具有针对性。因此微生物的种类不同,它对
重金属离子的降解能力也不尽相同。本实验中所用的微生物为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)N2 和泡囊短波单胞菌(Brevundimonas vesicularis stain)S3 ,主要研究 N2 菌和 S3 菌对水中重金属 Zn 离子的吸附效果。
(2)吸附过程中环境因素的影响 除了微生物的种类之外,吸附过程中的各种条件因素也会对微生物的吸附效果产
生巨大影响[9],例如重金属废水的初始浓度、微生物的投加量、处理废水的 pH 值、 温度、吸附时间等。下面简单介绍几种影响因素:
吸附时间的影响 一般情况下,吸附效果都是随着时间的推移而提高,生物吸附当然也不例外。但
生物吸附有一个特点,它的吸附分为快速吸附和慢速吸附两个阶段。在快速吸附阶段, 微生物吸附材料在很短的时间就能达到最终吸附量的 50—70%;过了这个阶段吸附速 率就会变缓,进入慢速吸附阶段,微生物材料需要经过很长一段时间才能达到吸附平 衡。
温度对吸附效果的影响 温度对生物吸附也有影响。有的微生物在吸附过程中会反应放热,因此稍稍提高
一下反应温度会提高生物吸附的效率,但温度不能太高,否则会抑制微生物的吸附作 用。此外,极端低温和极端高温都不利于微生物材料吸附重金属离子。
初始溶液中 Zn 离浓度的影响 研究表明,重金属离子的初始浓度对微生物的吸附效果也有很大影响。如果溶液
中重金属离子的初始浓度较高,微生物材料的吸附速率也会有所提高,但如果溶液中 的重金属离子过高时,微生物的最终吸附效果会有所降低。
④pH 值得影响
溶液的 pH 值对微生物的吸附效果影响巨大,除了极端耐受性微生物,一般微生 物吸附材料在过酸或者过碱的条件下,对溶液中重金属离子的吸附效果不到最佳吸附 效果的 50%。因此,在使用微生物吸附材料处理重金属废水时,调整合适的 pH 值至 关重要。
1。4 固定化微生物技术
1。4。1 固定化微生物的定义
大自然中的微生物大多数以生物膜的方式共同生长,以生物膜形式存在的微生物 也是固定化微生物。人工固定化微生物的方法很多,最常用的是包埋法。包埋法是指 用包埋材料将微生物菌种和固定化材料包裹在内部,形成具有一定机械强度的固定化 菌小球。这种方法制作出的固定化微生物材料易于保存,在处理废水时基本不会产生 二次污染,还可以回收利用。 海藻酸钠+壳聚糖固定化微生物材料吸附水中重金属Zn离子(5):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_100415.html