生(sheng)(sheng)物吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)處理水(shui)體(ti)中重金屬(shu)的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)現(xian)(xian)狀可(ke)以用(yong)于生(sheng)(sheng)物吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)微生(sheng)(sheng)物是(shi)非(fei)常豐富的(de)(de),細菌是(shi)地球上最豐富的(de)(de)微生(sheng)(sheng)物,繁殖能力很強(qiang),如能將其(qi)利用(yong)于生(sheng)(sheng)物吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)方(fang)面(mian),無疑(yi)將是(shi)取之不盡的(de)(de)廉(lian)價資源(yuan)。發酵工業(ye)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)大(da)量(liang)廢菌體(ti)(如啤酒酵母、面(mian)包酵母、根(gen)霉屬(shu)菌、枯草桿菌等) 也是(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)極具潛(qian)力的(de)(de)生(sheng)(sheng)物吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑。其(qi)價格低廉(lian),來源(yuan)廣(guang)泛,在吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能力方(fang)面(mian)的(de)(de)表(biao)現(xian)(xian)也是(shi)非(fei)常引人注目的(de)(de)。還(huan)有一(yi)(yi)(yi)種(zhong)廉(lian)價的(de)(de)原料(liao)是(shi)蘊藏豐富的(de)(de)藻(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei),其(qi)又包括淡水(shui)藻(zao)(zao)(zao)、海藻(zao)(zao)(zao)兩類(lei)(lei),海藻(zao)(zao)(zao)是(shi)一(yi)(yi)(yi)種(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)率高(gao)而又很容易得到(dao)的(de)(de)原材料(liao)。表(biao)1 - 1 列出(chu)了一(yi)(yi)(yi)些國內外研(yan)(yan)究(jiu)者用(yong)過的(de)(de)微生(sheng)(sheng)物。

表1  可用(yong)于生物吸附的微生物

自(zi)(zi)從上(shang)世紀70 年代生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)引起人們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廣泛關注以來,生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)變得非常活躍。國外對(dui)(dui)(dui)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)相對(dui)(dui)(dui)要早一些,現在已經開(kai)始對(dui)(dui)(dui)實際應(ying)用(yong)(yong)(yong)進行(xing)(xing)(xing)探索。筆(bi)者在查(cha)閱了(le)(le)一些文獻資料后(hou)發(fa)現,近30 年來國外在細菌、真菌、海(hai)(hai)藻(zao)(zao)應(ying)用(yong)(yong)(yong)于(yu)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)方面均做了(le)(le)大量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)。但根據其(qi)現狀(zhuang)和(he)(he)發(fa)展趨勢看,海(hai)(hai)藻(zao)(zao)是(shi)其(qi)中(zhong)研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)較多的(de)(de)(de)(de)(de)(de),這可能與海(hai)(hai)藻(zao)(zao)來源廣泛、蘊藏豐富有(you)關。McGill University 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)David Kratochvil and Bohumil Volesky 運(yun)用(yong)(yong)(yong)Sargassum (馬尾藻(zao)(zao)) 對(dui)(dui)(dui)Cu 從含(han)鐵溶液(ye)(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除和(he)(he)回收(shou)進行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)試(shi)驗, 連(lian)續式吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)柱(zhu)對(dui)(dui)(dui)Cu、Fe 混合(he)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)溶液(ye)(ye)進行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)選(xuan)擇(ze)性去(qu)除,用(yong)(yong)(yong)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)去(qu)除Cu ,深度過濾去(qu)除三價(jia)Fe。Jin2 bai Yang and Bohumil Volesky 研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)了(le)(le)Sargassum biomass 對(dui)(dui)(dui)鎘(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu),他們還(huan)研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)了(le)(le)海(hai)(hai)藻(zao)(zao)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)對(dui)(dui)(dui)鈾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)與浸出(chu),在低pH 值時鈾以自(zi)(zi)由(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)UO2 + 離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)形式存(cun)在,它(ta)和(he)(he)質子(zi)(zi)(zi)(zi)競爭進入生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)體中(zhong),在高(gao) pH值時,鈾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)率(lv)主要由(you)于(yu)氫氧根絡合(he)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi) UO2OH+ ,[ (UO2) 3 (OH) 5 ] + , [ (UO2) 2 (OH) 2 ]2 + 和(he)(he)質子(zi)(zi)(zi)(zi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)換,流化床試(shi)驗表(biao)明(ming)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)對(dui)(dui)(dui)鈾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)綜(zong)合(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)量為105mg/ g ,吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)柱(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)再生(sheng)(sheng)用(yong)(yong)(yong)0. 1M的(de)(de)(de)(de)(de)(de)HCl ,鈾的(de)(de)(de)(de)(de)(de)回收(shou)是(shi)高(gao)效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。Kratochvil ,D. 等(deng)人進行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)海(hai)(hai)藻(zao)(zao)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)去(qu)除三價(jia)鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu),海(hai)(hai)藻(zao)(zao)通(tong)過離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)換去(qu)除鉻(ge), 當1mol 鉻(ge)被吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時,有(you)1. 1mol 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈣(gai)被釋放到溶液(ye)(ye)中(zhong),Cr (OH) 2 + 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)積(ji)累能用(yong)(yong)(yong)Schiewer 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)換模型模擬。B. volesky 和(he)(he)I. Prasetyo 運(yun)用(yong)(yong)(yong)海(hai)(hai)藻(zao)(zao)Asco2 phyllum nodosum 進行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)柱(zhu)去(qu)除鎘(ge)(ge)研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu),能將流體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎘(ge)(ge)從10 mg/ L 降低到1. 5ppb 水平,去(qu)除率(lv)為 99. 985 %。Antonio Carlos A. DA Costa 也進行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)海(hai)(hai)藻(zao)(zao)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑富積(ji)鎘(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu),試(shi)驗結果表(biao)明(ming): 海(hai)(hai)藻(zao)(zao) Sargassum sp. 作為鎘(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑,能應(ying)用(yong)(yong)(yong)于(yu)連(lian)續操作處理(li)(li)復雜(za)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)鎘(ge)(ge)金(jin)屬廢(fei)水。Zümriye Aksu. Dursun zer 進行(xing)(xing)(xing)了(le)(le)在固定(ding)床反應(ying)器中(zhong)利用(yong)(yong)(yong)海(hai)(hai)藻(zao)(zao)處理(li)(li)鎘(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)。結果表(biao)明(ming): 干(gan)海(hai)(hai)藻(zao)(zao)細胞Cladophora crispata 從溶液(ye)(ye)中(zhong)去(qu)除金(jin)屬離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)在實際操作上(shang)是(shi)有(you)效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。Ayla ozer 和(he)(he)Dursun ozer 研(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)了(le)(le)兩段序(xu)批式反應(ying)器中(zhong)藻(zao)(zao)類(Cladophora crispata) 對(dui)(dui)(dui)鎘(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)。 Jose T. Matheickal 用(yong)(yong)(yong)綠化鈣(gai)對(dui)(dui)(dui)海(hai)(hai)藻(zao)(zao)Durvillaea potato2 rum進行(xing)(xing)(xing)預處理(li)(li),然后(hou)從稀溶液(ye)(ye)中(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)鎘(ge)(ge),預處理(li)(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)進行(xing)(xing)(xing)固定(ding)床試(shi)驗也是(shi)可行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),處理(li)(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶液(ye)(ye)中(zhong)鎘(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度低于(yu)0. 1ppm。

Chin - pin Huang 等人研究了啤(pi)(pi)酒酵(jiao)(jiao)母(mu)對(dui)(dui)銅(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)生物吸附(fu)(fu)。結果表明:pH值對(dui)(dui)銅(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)影響(xiang)很大(da);大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)質子和(he)金(jin)屬(shu)(shu)離子進行交換從(cong)活細(xi)胞(bao)中釋放出來;在高(gao)pH值條件下,銅(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)累積(ji)數量(liang)降(jiang)低(di);吸附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)途徑是多(duo)樣的(de)(de)(de)(de)(de);活酵(jiao)(jiao)母(mu)對(dui)(dui)二價銅(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)分為兩(liang)個階段,開始的(de)(de)(de)(de)(de)快速表面吸附(fu)(fu)階段和(he)接下來的(de)(de)(de)(de)(de)細(xi)胞(bao)內富積(ji)階段;死酵(jiao)(jiao)母(mu)對(dui)(dui)銅(tong)(tong)和(he)活酵(jiao)(jiao)母(mu)對(dui)(dui)鎘、鉛的(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)僅僅通過(guo)表面作用(yong)。B.Volesky 等人研究了啤(pi)(pi)酒酵(jiao)(jiao)母(mu)對(dui)(dui)重金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)生物吸附(fu)(fu)。結果表明:大(da)量(liang)普通的(de)(de)(de)(de)(de)酵(jiao)(jiao)母(mu)細(xi)胞(bao)有(you)從(cong)稀溶液中吸附(fu)(fu)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)能力;活的(de)(de)(de)(de)(de)和(he)死的(de)(de)(de)(de)(de)啤(pi)(pi)酒酵(jiao)(jiao)母(mu)細(xi)胞(bao)在最優 pH4～5 之間(jian)時(shi),對(dui)(dui)鈾、鋅、銅(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)是不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de);生長培養環(huan)境對(dui)(dui)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)積(ji)累能力是有(you)影響(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)。

Jo-Shu Chang 等人研究了(le)銅(tong)(tong)綠(lv)假(jia)單胞(bao)菌(pseu2 domonas aeruginosa) 生(sheng)(sheng)物吸(xi)附(fu)(fu)鉛、銅(tong)(tong)和(he)鎘的(de)(de)動(dong)力(li)學,研究了(le)環(huan)境對(dui)吸(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)影響及生(sheng)(sheng)物生(sheng)(sheng)長對(dui)吸(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)影響,研究了(le)金(jin)屬(shu)的(de)(de)回收及生(sheng)(sheng)物吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)再生(sheng)(sheng)。結果表明(ming):銅(tong)(tong)綠(lv)假(jia)單胞(bao)菌對(dui)金(jin)屬(shu)離子的(de)(de)最佳吸(xi)附(fu)(fu)條件(jian)是不同的(de)(de),在(zai)各(ge)自最佳條件(jian)下,銅(tong)(tong)綠(lv)假(jia)單胞(bao)菌對(dui)鉛的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)比對(dui)銅(tong)(tong)、鎘的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)要強許多;pH 為(wei)5. 5 時(shi),休(xiu)眠細(xi)胞(bao)能吸(xi)附(fu)(fu) Pb110mg/ g 干細(xi)胞(bao),非活性的(de)(de)細(xi)胞(bao)能吸(xi)附(fu)(fu)Pb70mg/ g ; 調節pH值約2.0 時(shi),金(jin)屬(shu)可(ke)以大部分(fen)回收,解吸(xi)后(hou)的(de)(de)生(sheng)(sheng)物能再次用于(yu)吸(xi)附(fu)(fu),其吸(xi)附(fu)(fu)能力(li)是初次的(de)(de)80 %。

在國(guo)內人(ren)們對(dui)(dui)生物(wu)(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)處理金(jin)(jin)屬(shu)離子的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)要(yao)晚一(yi)些,最近幾年(nian)有人(ren)在這一(yi)方面(mian)做了(le)一(yi)些探(tan)索,陳明等(deng)人(ren)對(dui)(dui)細菌(jun)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)離子進(jin)行了(le)研究(jiu),試驗結(jie)果(guo)表明:從自(zi)然界中篩選具有吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)活性的(de)(de)(de)(de)(de)微生物(wu)(wu)菌(jun)株, 并(bing)經過強化培養用(yong)于重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)廢水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)處理是可行的(de)(de)(de)(de)(de) 。孟琴(qin)研制(zhi)出(chu)了(le)一(yi)種新的(de)(de)(de)(de)(de)生物(wu)(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑BAP ,并(bing)對(dui)(dui)Cu2 + 的(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)行了(le)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)研究(jiu)。結(jie)果(guo)表明:該(gai)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑表現出(chu)了(le)較好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)性能和(he)操作(zuo)穩定性 。李明春等(deng)人(ren)進(jin)行了(le)酵母菌(jun)對(dui)(dui)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)離子吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu),對(dui)(dui)不同(tong)菌(jun)株吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)金(jin)(jin)屬(shu)離子的(de)(de)(de)(de)(de)能力進(jin)行了(le)比(bi)較。還有潘進(jin)芬對(dui)(dui)海(hai)藻吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)水(shui)體中的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)離子進(jin)行了(le)初步探(tan)討。

生物(wu)(wu)吸(xi)附劑的(de)(de)(de)范圍并(bing)不局限于微(wei)生物(wu)(wu),有些植物(wu)(wu)和(he)(he)(he)纖維素也有較(jiao)(jiao)強的(de)(de)(de)吸(xi)附能力。María A. Maine 等人研究了植物(wu)(wu)Floating Macrophytes 對鎘的(de)(de)(de)積累,結果(guo)表(biao)明(ming)在(zai)開始的(de)(de)(de)24h 內鎘的(de)(de)(de)去除率(lv)是(shi)(shi)非常高(gao)的(de)(de)(de)(當鎘的(de)(de)(de)初始濃(nong)度(du)為(wei)1、2、4、6mg/ g 時,其相應的(de)(de)(de)去除率(lv)為(wei)63、65、72、74 %)。A. Lodi 等人運(yun)用植物(wu)(wu) Sphaerotilus natans 從廢水中去除鎘、鋅、銅、銀、鉻(ge) ( III) 。結果(guo)表(biao)明(ming):在(zai)低金屬(shu)濃(nong)度(du)下(xia)( < 25mg) ,這種(zhong)微(wei)生物(wu)(wu)在(zai)(8 ～ 15) d 內能較(jiao)(jiao)好地去除鎘、鋅、銅、銀 (81 %～99 %) ,但(dan)對鉻(ge)( III) 的(de)(de)(de)去除率(lv)不超過60 %。反(fan)應動(dong)力學表(biao)明(ming):從溶液到細(xi)胞表(biao)面的(de)(de)(de)擴散(san)不僅(jin)是(shi)(shi)金屬(shu)或(huo)者說微(wei)營養素的(de)(de)(de)生物(wu)(wu)吸(xi)附,而且是(shi)(shi)滲透細(xi)胞的(de)(de)(de)離子交換,象Mg2 + 和(he)(he)(he)Fe3 +。Esther U. Ikhuoria 和(he)(he)(he)F. E. Okieimen 還應用了改良纖維(玉米桿粉(fen)末) 吸(xi)附劑從稀溶液中去除鎘、銅、鉛、鎳和(he)(he)(he)鋅離子,得出結論沒有多少商業價(jia)值(zhi)的(de)(de)(de)玉米桿粉(fen)末是(shi)(shi)一種(zhong)有效的(de)(de)(de)吸(xi)附材料,能用于含重(zhong)金屬(shu)離子的(de)(de)(de)廢水的(de)(de)(de)凈(jing)化。

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