第四章地的应用一生物的吸附

1、实用标准文案精彩文档实用标准文案精彩文档微生物吸附技术在治理工业废水中重金属离子的应用1主要内容一、前言二、试验材料和方法三、草分枝杆菌对重金属离子吸附规律研究四、苦味诺卡氏菌对重金属离子吸附规律研究五、细菌吸附重金属离子机理研究六、重金属的微生物吸附技术应用基础研究七、结论2一、电镀行业重金属废水1、含铜废水：pH值为23 ；pH值在7左右。酸性镀铜过程的废水中含铜浓度在100 mg/L 以下,焦磷酸镀铜过程的废水含铜浓度在50 mg/L以下，2、含锌废水：碱性锌酸盐镀锌过程的废水中含锌浓度在50 mg/L以下，pH值为9 ;钾盐镀锌过程的废水中含锌浓度在100 mg/L 以下，pH值为6左

2、右；硫酸锌镀锌过程的废水中含锌浓度在100 mg/L以下，pH值为68 ；氨盐镀锌过程的废水中含铜浓度在100 mg/L 以下，pH值为69。3、含镍废水：一般废水中含镍浓度在100 mg/L 以下，pH值在6左右。4、含铬废水：一般废水中含六价铬浓度在200mg/L以下，pH值为46。重金属废水来源（一）3参看:269.安成强，崔作兴电镀三废治理技术 M，北京：国防工业出版社，2002，33三、其他行业的重金属废水染料行业排放的废水含有铅、铜、砷、镉等，陶瓷行业排放的废水含有砷、铬等，墨水制造业排放的废水含有汞、铅、铜、镍、镉等，照相行业排放的废水含有银、铅、铜、铬、镉等，造纸行业排放的废水

3、含有铬、汞、铜、镍等，制药行业排放的废水含有铜、铁、汞、锡等，肥料行业排放的废水含有汞、铬、铅、铜、砷、镉、镍等，氯碱制造业排放的废水含有铅、铜、砷、镉等，涂料行业排放的废水含有铅、钛、锌、铬等，玻璃行业排放的废水含有钼、铅、镍、钡等，纺织行业排放的废水含有汞、铬、铅、镍、砷、镉等。重金属废水来源（三）4二、钢铁和有色金属冶炼和采矿重金属废水采矿和冶炼需耗用大量的水，其排放的废水中重金属离子成分比较复杂，因大部分有色金属和矿石中有伴生元素存在，所以废水中一般含有汞、镉、砷、铅、铜、锌等。以葫芦岛锌厂为例，其废水排放量为每年21.9万吨。废水中含有 Zn、 Hg、Cu、Cd等，从生产线下来的废水

4、重金属离子浓度为，Zn 153.00 mg/L、Hg 0.87mg/L、 Cu 4.45 mg/L、Cd 18.70 mg/L （引自2002年葫芦岛锌厂西部污水处理站 污染情况表）。重金属废水来源（二）5实用标准文案 #精彩文档实用标准文案 精彩文档国标GB 8978 1996污水综合排放标准中明确规定了重金属最高允许排放浓度。其中Hg2+、Pb2+、Ni2+、Cr(VI)、Cd2+为国标规定的第一类污染物,即能在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响的污染物；而Cu2+、Zn2+为第二类污染物，是指其长远影响小于第一类的污染物质。重金属最高允许排放浓度重金属污染物HgPbNiCd

5、CrZnCu最高允许排放浓度(mg/L )0.050.051.00.11.55.02.0实用标准文案 #精彩文档实用标准文案 精彩文档一、化学法：化学沉淀法、氧化还原法、铁氧体法。二、离子交换树脂法三、电解法四、膜分离技术：电渗析、反渗透、液膜分离技术等。五、蒸发浓缩法六、 吸附法：有腐殖酸树脂吸附法、斜发沸石吸附法、麦饭石吸附法、硅藻土吸附法、膨润土吸附法、活性炭吸附法、生物吸附法等。治理重金属废水的各种技术7辽宁省是国家重工业生产基地，有着石油化工、冶金、建材、造纸和电力等传统基础产业。多少年来这些企业为国家及辽宁省经济的发展做出了贡献；但是在发展的同时，也给环境带来了严重的污染。针对辽宁

6、省水体污染现状， 解决实际问题，提出了治理重金属水污染的课题。急需解决的实际问题实用标准文案精彩文档实用标准文案精彩文档如今人们比以往任何时候都更加崇尚自然、善待自然，与环境相协调的绿色理念已经渗透到新技术的开发中。微生物吸附作为治理重金属污染的一项新技术，由于其环保特色而有着其他技术所不可比拟的独特优点。选择微生物技术的原因9为什么选择生物吸附技术 ？微生物吸附技术的特点与常规的技术相比，微生物吸附技术，具有以下优点：（1 ）可以选择性地去除某种重金属离子；（2 ）处理效率高，不引起二次污染；（3）pH值范围较宽；（4 ）易于分离回收金属。10生物吸附研究与应用概况生物吸附技术是利用廉价的生

7、物细胞体吸附重金属离子，从而达到去除水体中有害重金属离子的目的。生物吸附概念最早是由Ruchhoft 在1949年提出来的,它利用活性污泥去除水中的放射性元素钋（Pu）。11生物吸附重金属研究的真正兴起还是在二十世纪八十年代1982年Teszos的研究指出少根根酶(Rhizopus arrhizus )对钍和铀有很高的吸附量；1984年Hosea等人发现普通小球藻( Chlorella vulgaris )对Au3+有很高的亲和力；1986年Norbeng等人发现动胶菌(乙ramigera )对 Cu2+具有较高的选择性吸附能力；生物吸附研究与应用概况12从上个世纪九十年代到现在，国内外有关这

8、个领域的研究发展很快。生物吸附材料不断涌现：Holan Z R 等人用褐藻(A. nodosum )吸附 Co2+ ；Hua ng Chi npin 用米曲霉(A.oryzae )吸附 Zn2+ ；Volesky 用 Saccharomyces cerevisiae 吸附 Cd2+ ；*牛慧等人利用非生长产黄青霉素对重金属离子的吸附；*李清彪等人研究了用Phanerochaete chrysosporium 菌对Pb2+的吸附;*刘月英等人用 Bacillus licheniformis菌吸附Pd2+ ；*刘瑞霞等人研究了用Micrococcus luteus 菌吸附Cu2+。生物吸附研究与应

9、用概况13生物吸附机理研究不断深入 ：Treen Sears认为微生物对金属的吸附于其细胞壁含有的磷酸基与羧基的比例有关，并认为在快速吸附过程中，离子交换起了主要作用。Muraleedhara n 等通过试验同样说明了几丁质和蛋白质在吸附过程中的不同角色，而且指出带有自由基的细胞壁介质才是在吸附过程中起最重要作用的物质。生物吸附研究与应用概况14目前，生物吸附技术的研究还只是处于实验室阶段，在实用化和工业化过程中还存在 着许多有待进一步深入研究的问题。生物吸附研究与应用概况15为了使生物吸附金属技术推广应用，还必须考虑以下一些因素：（1 ）如何进一步提高生物吸附剂的吸附效率；（2 ）生物吸附剂

10、应易于得到；（3 ）降低吸附剂的制造成本；（4 ）吸附剂应使用方便，易于操作等。生物吸附技术的存在的问题16试验材料Mycobacterium phlei，草分枝杆菌，代号为AS. 4.1180 ;Norcardia amarae ，苦味诺卡氏菌，代号为 AS. 4.1126 ;啤酒酵母泥：试验用啤酒酵母泥，由沈阳雪花啤酒厂提供；硅藻土 ： 吉林长白硅藻土。试验材料和方法17微生物培养方法微生物量的计量方法细菌的革兰氏染色法细菌生长曲线的测定方法细菌对重金属耐性试验方法吸附过程中常见离子的释放试验重金属离子分析方法试验方法（113 ）18吸附试验方法金属离子去除率Q计算方法微生物吸附负载量 L

11、计算方法细菌的Z电位测定方法细菌的红外光谱测定方法扫描电镜生物样品的制备方法试验方法19按照这些实验方法可以重复我们的实验草分枝杆菌对 Hg2 +、Pb2 +、Cu2 +、Zn2 +、Ni2 +的吸附规律研究试验结果20草分枝杆菌草分枝杆菌自然显微形态(图中标尺为500 nm )草分枝杆菌(Mycobacterium phlei)属原核生物界，细菌门，放线菌目实用标准文案精彩文档实用标准文案Ni2+精彩文档实用标准文案2+精彩文档(Act in omycetales),分枝杆菌科(Mycobacteriaceae ), 草分枝杆 菌属(Mycobacterium )。21草分枝杆菌的生长曲线2

12、2草分枝杆菌不同生长时期对重金属离子的吸附效果影响2+2+2+2+2+23吸附时间对吸附效果的影响2+2+2+2+24溶液pH值对吸附效果的影响2+2+2+Ni 2+Cu2+25温度对吸附过程的影响Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+26草分枝杆菌对不同初始浓度重金属离子的吸附能力Pb2+Hg2+Cu2+Zn 2+Ni2+27试验结果苦味诺卡氏菌对 Hg2 +、Pb2 +、Cu2 +、Zn2 +、Ni2 +的吸附规律研究28苦味诺卡氏菌苦味诺卡氏菌(Nocardia amarae ),原核生物界，细菌门，放线菌目(Actinomycetales),诺卡氏菌科(Norcardia ),诺卡氏菌属5

13、00 nm )(Nocardia ) 51。苦味诺卡氏菌自然显微形态(图中标尺为29苦味诺卡氏菌的生长曲线30苦味诺卡氏菌不同生长时期对重金属离子的吸附效果影响Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+Ni2+31吸附时间对吸附效果的影响Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+实用标准文案精彩文档实用标准文案精彩文档实用标准文案Pb2+精彩文档32溶液pH值对吸附效果的影响Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+Ni2+33温度对吸附过程的影响Pb2+ Hg2+Cu2+Zn 2+Ni2+34苦味诺卡氏菌对不同初始浓度重金属离子的吸附能力Hg2+Cu2+Zn 2+Ni2+35细菌吸附重金属离子机理研究静电吸附机理；

14、表面配合机理；离子交换机理；细胞酶促机理。36综述文章里推测的吸附机理最常见的有以上四种机理。首先让我们来看看静电吸附机理。要想了解是否发生静电吸附，需要考察细胞的带电情况,为此我们测定了在不同pH值下的细胞Zeta电位。翻下一页。细菌微粒的表面Z电位测定37后有结论草分枝杆菌pH曲线Pb2+Zn 2+Hg2+38在我们进行的吸附试验中，除pH曲线以外，PH都在细胞等电点以上，即说明吸附试验所用细胞都带负电。下面看一看PH曲线的实验结果与电位测定是否吻合。翻下一页。两种菌的PH曲线。草分枝杆菌pH曲线Ni2+Cu2+39苦味诺卡氏菌一pH曲线Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+Ni2+40等电点

15、PH = 2.1吸附实验结果与电位测定结果基本吻合，即细胞表面带负电多，吸附效果好。可以得出两条结论：一、静电吸附是吸附的原因之一；二、 但不排除，局部不吻合的地方，原因是静电吸附不是唯一的吸附机理。下面考察表面络实用标准文案42精彩文档实用标准文案42精彩文档合机理。首先让我们看看微观世界里细胞的形态。翻下一页。微生物细胞的表面形态（放大35000倍,图中标尺为500 nm ）图5-1草分枝杆菌的形态（放大24000倍,图中标尺为500 nm ）图5-2苦味诺卡氏菌的形态41草分枝杆菌为杆状，苦味诺卡氏菌为球状。强调这是吸附前的状态。说明：1、细菌为单细胞生物，一个细菌即一个细胞。2、微生物

16、是指不借助显微镜用肉眼看不见的微小生物。它包括（1）病毒；（2）细菌；（3）真菌；（4 ）原生动物；（5）某些藻类。细菌只是其中的一种。微生物和细菌有时可以互相替代有时就不能互相替换。酵母菌属于真菌类，它不是细菌。下面请看吸附后细胞形态。（放大10000倍，图中标尺为1图5-4吸附Hg2+后苦味诺卡氏吸附汞离子后的细胞表面形态（放大10000倍，图中标尺为1 m ）m ）图5-3吸附Hg2+后草分枝杆菌的形态菌的形态实用标准文案精彩文档实用标准文案精彩文档吸附铅离子后的细胞表面形态（放大10000倍,图中标尺为1m ）（放大10000倍,图中标尺为1 m ）图5-5吸附Pb2+后草分枝杆菌的形

17、态图5-6吸附Pb2+后苦味诺卡氏菌的形态43吸附前后比较，粘连、重金属离子起到键合作用？不能说明任何问题。下面请看细菌的红外光谱测定，它能测定细菌表面的有机基团种类与多少。表面相关糖脂磷壁酸 磷壁酸表面相关蛋白细菌外壁层结构一吸附发生的主要场所质膜肽聚糖层内嵌蛋白孔蛋白糖脂和甘油二酯磷脂荚膜细胞外部细胞内部44草分枝杆菌的红外光谱4000350030002500200015001000Wavenu mbercm-1Tran smitta nee %5004540003500300015001000500苦味诺卡氏菌的红外光谱Wavenu mberem-125002000Tran smitta

18、 nee %46草分枝杆菌的红外光谱古味诺卡氏菌的红外光谱可能存团-13303.67 cm附近-1向右偏移3.46 cm ,吸收带-OH、N -有一强而宽的吸收带更宽，强度增大-12989.34 cm附近-1向右偏移24.75 cm ,吸收-SH有弱双峰吸收带带略宽，强度略大两种菌的红外光谱对比（一）实用标准文案精彩文档实用标准文案500精彩文档-11659.17 cm附近有一强而窄的吸收带-1向左偏移28.08 cm ，吸收带宽度、强度接近C=O(-COOH)、N -H (NH 2)动-11557.01 cm附近-1向左偏移3.01 cm ，吸收带S=O、有一中强而窄的吸收带宽度、强度接近N

19、-H (NH 2)动I47草分枝杆菌的红外光谱古味诺卡氏菌的红外光谱可能存团-11360.99 cm附近有一中强而窄的吸收带位置相冋，吸收带宽度接近、强度明显增大-OH变形振动-11257.68 cm附近有一弱而窄的吸收带位置相冋，吸收带宽度接近、强度明显减弱C-0、-11059.17 cm附近-1向左偏移13 cm ,吸收带强P-(-OH面外弯有一中强吸收带度明显增大-1778561cm 附近有一弱而宽的吸收带吸收带强度明显增大C-S、P-O-C两种菌的红外光谱对比（二）48下面请看由此得出的结论。强调这是吸附前的细胞的谱图。4000350030002500200015001000500Wa

20、venu mbers cm-1Tran smitta nee %吸附了 Pb2 +的草分枝杆菌的红外光谱草分枝杆菌的红外光谱吸附了 Zn2 +的草分枝杆菌的红外光谱49Tran smitta nee %4000350030002500200015001000Wavenu mberscm-1吸附了 Pb2 +的诺卡氏菌红外光谱图吸附了 Zn2 +的诺卡氏菌红外光谱图诺卡氏菌的红外光谱50吸附了 Pb2 +、Zn2 +后的草分枝杆菌体红外光谱分析草分枝杆菌的红外光谱2 +吸附Pb后草分枝杆菌的红外光谱2 +吸附Zn 后的-13303.67 cm附近-1向右偏移21.36 cm ,吸收向右偏移25.

21、4有一强而宽的吸收带带更窄，强度明显减弱带更窄，强度明-12989.34 cm附近-1向右偏移41.08 cm ,吸收向右偏移61.2有弱双峰吸收带带宽度、强度接近宽度、强度接近-11659.17 cm附近-1向右偏移16.02 cm ,吸收向右偏移3.28有一强而窄的吸收带带宽度、强度接近度、强度接近实用标准文案精彩文档实用标准文案精彩文档-11544.36 cm附近-1向右偏移9.64 cm ,吸收带向右偏移0.53有一中强而窄的吸收带宽度接近、强度减弱度接近、强度明51吸附了 Pb2 +、Zn2 +后的草分枝杆菌体红外光谱分析（二）草分枝杆菌的红外光谱2 +吸附Pb 后草分枝杆菌的红外光

22、谱2 +吸附Zn 后的-11360.99 cm附近-1向左偏移39.27 cm ,吸收向左偏移35.3有一中强而窄的吸收带带宽度接近、强度明显减弱宽度接近、强度-11257.68 cm附近-1向右偏移7.11cm,吸收带向右偏移8.65有一弱而窄的吸收带宽度、强度接近度接近、强度减-11059.17 cm附近-1向左偏移17.09 cm ,吸收向左偏移10.8有一中强吸收带带宽度接近、强度减弱宽度接近、强度-1778.91cm 附近-1向右偏移28.65 cm ,吸收向右偏移32.6有一弱而宽的吸收带带宽度接近、强度明显减弱宽度接近、强度-1561.01 cm 附近-1向左偏移19.67cm,

23、吸收向左偏移49.4有一弱而宽的吸收带带宽度接近、强度明显减弱带宽度接近、强52吸附了 Pb2 +、Zn2 +后的苦味诺卡氏菌体红外光谱分析（一）诺卡氏菌的红外光谱2 +吸附Pb 后诺卡氏菌的红外光谱2 +吸附Zn 后的-13300.21 cm附近-1向左偏移113.38 cm ,吸向左偏移29.9有一强而宽的吸收带收带更窄，强度明显减弱更窄，强度明显-12964.59 cm附近-1向右偏移41.08 cm ,吸收向右偏移34.0有弱双峰吸收带带宽度、强度接近宽度、强度接近-11687.25 cm附近-1向右偏移3.28cm,吸收向左偏移0.2 c有一强而窄的吸收带带宽度、强度接近度、强度接近

24、-11560.02 cm附近-1向右偏移8.46cm,吸收向右偏移8.46有一中强而窄的吸收带带宽度、强度接近度、强度接近-11453.14cm 附近有一弱而窄的吸收带位置相同，吸收带宽度、强度略微减弱位置相同，53吸附了 Pb2 +、Zn2 +后的苦味诺卡氏菌体红外光谱分析（二）诺卡氏菌的红外光谱2 +吸附Pb 后诺卡氏菌的红外光谱2 +吸附Zn 后的-11360.91cm附近有一中强而窄的吸收带位置未变，吸收带宽度接近、强度明显减弱向左偏移35.3宽度接近、强度-11299.57 cm附近有一弱而窄的吸收带该吸收带几乎消失该吸收带几乎消-11257.69 cm附近有一弱而窄的吸收带位置未变

25、，宽度、强度接近位置未变，宽度-11072.17 cm附近-1向左偏移1.42 cm ,吸收带向左偏移3.1c有一中强吸收带宽度略宽、 强度明显减弱度接近、强度-1778.24 cm附近-1向左偏移1.03 cm ,吸收带向右偏移2.88有一弱而宽的吸收带宽度接近、强度明显减弱宽度接近、强-1561.75 cm 附近-1向左偏移34.49 cm ,吸收向左偏移21.7有一弱而宽的吸收带带宽度接近、强度明显减弱宽度接近、强54了解了细胞表面各种有机基团的种类更觉得吸附时会发生表面络合机理。 那么我们来分析一下，有没有可能发生配合反应。说明：络合、配合、与螯合的区别。请看下一页。红外光谱结果已经证

26、实细胞外壁含有的主要官能团包括：-OH、 -SH、 -NH2、-OP、-COOH、 C=O、P=O、S=O等基团，这些多糖中的氮、氧、硫、磷等 原子都可以提供孤对电子与金属离子配位。红外光谱结论55配合物累积稳定常数数据59 （ 25 C）氨基酸主链配体配体NH 3 （氨基）COO （羧酸基）金属离子HgPbCuZnNiHgPbCuPK稳19.34.48.7413.39.465.432.010.4656螯合物累积稳定常数数据 59 （25 C）氨基酸侧链配体：丝氨酸或苏氨酸的羟基、半胱氨酸的硫醇基配体HO （羟基）SH（硫醇基）金属离子HgPbCuZnNiHgPbCu叽一35.614.611.

27、318.517.637.78.513.557螯合物累积稳定常数数据59 （ 25 C）配体氨基三乙酸氨基丙酸金属离子HgPbCuZnNiHgPbCuPK稳12.711.811.313.110.58.4212.758螯合物累积稳定常数数据59 (25 C)配体氨基乙醇甘氨酸金属离子HgPbCuZnNiHgPbCu-叽一17.37.67.315.29.419.28.915.059螯合物累积稳定常数数据59 (25 C)配体R2PO4乳酸金属离子HgPbCuZnNiHgPbCuPK稳17.53.12.083.22.43.82.2260配合物的累积稳定常数值较大,也说明细胞表面与重金属离子之间可能存在

28、配合作用。结论61微生物细胞表面的能量分析谱苦味诺卡氏菌吸附 Hg2 +62要说明做能量分析谱的过程。（1 ）细菌悬浮液离心分离，（2）蒸馏水洗涤、再离心分离，（3 ）戊二醛浸泡固定、再离心 分离（4）磷酸二氢钾缓冲溶液洗涤、再离心分离（5）蒸馏水洗涤、再离心分离，（6）30 %乙醇脱水、再离心分离，（7 ）、（ 8 ）、（ 9 ）、（ 10 ）、（11 ）无水乙醇脱水。涂布于铝片上， 阴干。经过11遍蹂躏！日本岛津 Super Scan SSX-550 型扫描电子显微镜的探头打在细胞 表面上存在重金属峰。说明还存在重金属，重金属与细胞表面有机基团结合得很牢固！ 微生物细胞表面的能量分析谱 苦

29、味诺卡氏菌吸附 Pb2 +63解释上面的峰除 C、0、P等外还有K、Ca、Na、Mg等下面看看离子交换机理。离子交换机理当重金属离子溶液加入到细菌悬液中时，重金属被微生物体吸附到菌体表面，而微生物体内的常见的离子 K +、Na +、Mg2 +、Ca2 +有可能被置换下来，发生离子交换。64草分枝杆菌吸附重金属离子前后K +、Na +、Mg2 +、Ca2 +离子含量变化 C(mg心K+Na +2 +MgCa2 +重金属1-Hg+14.4+0.86+0.82+1.24-114.02-Pb+5.98+0.39+0.01+0.02-127.13-Cu+18.17+0.27+0.38+0.63-61.4

30、44-Z n+18.96+0.28+0.08+0.84-54.995-Ni+11.65+0.58+0.22+1.39-50.10C （mg/L） = C CO其中CO为吸附前溶液中离子浓度（mg/L） ; C为吸附后溶液中离子浓度 （mg/L）65苦味诺卡氏菌吸附重金属离子前后K +、Na +、Mg2 +、Ca2 +离子含量变化 C(mg/L)K+Na +2 +Mgc 2 +Ca重金属1-Hg+15.65+1.302+0.758+0.921-180.02-Pb+16.71+0.214-0.0210.197-170.153-Cu+10.98+0.145+0.281+0.586-96.644-Z

31、n+11.08+1.012+0.078+0.645-81.255-Ni+15.89+1.054+0.174+1.113-69.69C (mg/L) = C CO其中CO为吸附前溶液中离子浓度(mg/L) ; C为吸附后溶液中离子浓度 (mg/L)66试验结论有K+、Na +、Mg2 +、Ca2 +离子从细胞上被交换下来；但被交换下来的 K+、Na +、Mg2 +、Ca2 +离子的量与重金属离子的吸附量相比非常小, 说明离子交换机理在吸附机理中占较次要的地位。K +、Na +、Mg2 +、Ca2 +从细胞上被父换下来有两种可能：(1 )与有机基团键合的离子nNaL + Hg2+ = HgL n-

32、n+2 +n Na+(2 )游离存在的离子(物理吸附)与重金属离子竞争吸附过程中被交换下来67下面看看是否发生酶促机理。酶促机理细菌为了某一具体目的，而需要一个特定金属离子的时候，在酶的作用下，通过细胞内的驱动能量过程来富集金属离 子，这就是酶促反应。68要想分析细胞的酶促机理，得先看看吸附过程细胞是活还是死。草分枝杆菌吸附重金属后的活性情况(一)(1 )无菌培养基(2)接种了吸附Hg 2 +后的菌69实验条件见论文。米用的是最大金属离子浓度。草分枝杆菌吸附重金属后的活性情况(二)(3)接种了吸附Pb 2 +后的菌(4)接种了吸附Cu 2 +后的菌70草分枝杆菌吸附重金属后的活性情况(三)(5

33、)接种了吸附Zn2 +后的菌(6)接种了吸附Ni2 +后的菌71草分枝杆菌吸附重金属后的活性情况(四)(7)接种了吸附高浓度(8 )接种了吸附低浓度(9)接种了吸附Cu2 +Hg2 + 后的菌Hg2 + 后的菌后的菌72苦味诺卡氏菌吸附重金属后的活性情况(一)(2)接种了吸附Hg 2 +后的菌(1 )无菌培养基73苦味诺卡氏菌吸附重金属后的活性情况（二）（3）接种了吸附Pb 2 +后的菌（4）接种了吸附 Cu 2 +后的菌74苦味诺卡氏菌吸附重金属后的活性情况（三）（5）接种了吸附Zn2 +后的菌（6）接种了吸附Ni2 +后的菌75苦味诺卡氏菌吸附重金属后的活性情况（四）（7）接种了吸附致死（

34、8）接种了吸附低浓度（9）接种了吸附浓度Hg2 + 后的菌Hg2 + 后的菌Zn2 +后的菌76都活着！为什么会发生酶促机理？动力是什么？静电吸附的动力是正负电荷相吸。配合吸附的动力是一个有孤电子对、一个有空轨道、且K稳比较大。酶促机理的动力是什么？请看下一页，几种金属离子的生物功能金属功能金属功能镍加氢酶、水解酶钠电荷载体、渗透压平衡铜氧化酶、双氧输运钙结构、触发剂、电荷携带锌结构、水解酶镁结构、水解酶、异构酶钾电荷载体、渗透压平衡铁氧化酶、双氧输运、电子77要想了解酶促机理，还得了解：死细菌和活细菌吸附重金属离子能力是否有差异。翻下一页。重金属离子的生物功能。苦味诺卡氏菌死菌体的吸附特性吸

35、附率11 2 +Hgn 2 +Pbc 2 +Cu7 2 +Zn2 +Ni死菌体57.061.445.240.336.5活菌体57.261.248.842.633.1表3-1死活菌体的重金属离子吸附率对比78草分枝杆菌死菌体的吸附特性表4-1死活菌体的重金属离子吸附率对比吸附率2 +Hg2 +Pbc 2 +Cu7 2 +Zn2 +Ni死菌体90.282.372.562.150.9活菌体90.482.175.665.848.479试验结论从实验结果可以看出，草分枝杆菌和苦味诺卡氏菌与重金属离子的吸附过程中，细菌始终处于活性状态，因此就不能排除细菌细胞中的 酶参与吸附过程的反应。80细菌的新陈代谢过

36、程需要部分金属离子。细菌为了某一具体目的而需要一个特定金属离子的时候，在酶的作用下，会通过细胞内的驱动能量过程来富集金属离子。结论81细胞内金属离子的浓度不能够无限制地增加，这也限制了酶促反应的进行，这也决定酶促机理在吸附过程中，不会占有重要地位。结论82细胞吸附重金属离子的微观过程模型第一步在带电细胞所产生的电场中，重金属离子被吸引，促成了两种微粒的接触；这个过程是多分子层的物理吸附，存在解吸现象。83带正电的细菌与重金属离子相遇84不带电的细菌与重金属离子相遇85带负电的细菌与重金属离子相遇86第二步到达细胞表面的重金属离子被细胞表面的有机基团“捕捉”至腹以配合或螯合的形式被“抓住”。同时

37、伴生离子置换、或酶促反应，但这两种反应所占比例不大。这个过程是单分子层的化学吸附为主，细胞与重金属离子结合很牢固，很难被解吸下来。生物吸附是这两个过程共同作用的结果。细胞吸附重金属离子的微观过程模型87细胞吸附重金属离子的机理示意图肽聚糖层质膜重金属离子重金属离子通过特殊通道在酶的作用下被输运进细胞内部细胞内部细胞外部磷脂实用标准文案Pb2+精彩文档实用标准文案Pb2+精彩文档实用标准文案Zn 2+精彩文档螯合的重金属离子静电吸附的重金属离子88重金属的微生物吸附技术应用基础研究一、啤酒酵母泥吸附重金属离子的吸附剂二、硅藻土微生物的吸附助滤剂89啤酒酵母泥对重金属离子吸附实验研究吸附时间对吸附

38、效果的影响Hg2+Pb2+Cu2+Ni2+90溶液的pH值对吸附效果的影响啤酒酵母泥对重金属离子吸附实验研究Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+Ni2+91啤酒酵母泥对重金属离子的不同初始浓度的吸附能力Hg2+Pb2+Cu2+Zn 2+Ni2+92重金属离子初始浓度对吸附负载量的影响Hg2+实用标准文案精彩文档实用标准文案精彩文档Cu2+Zn 2+Ni2+93吸附工艺啤酒 酵母 干燥 生物 吸附 柱的 制备吸附柱吸附柱进水出水出水其中：（1）为一级处理柱（2）为二级处理柱（3）为换料备用二级处理柱94用废弃的啤酒酵母泥吸附重金属离子废水，最大的优点就是可以回收重金属离子。将 吸附饱和的啤酒酵母泥

39、焚烧，可得重金属氧化物。将干燥的啤酒酵母颗粒填充在吸附柱中，以常规小型吸附柱：直径0.6 m、高1.2 m为例，可填充干燥的啤酒酵母颗粒约150 kg。根据第6.1.1节测定的啤酒酵母泥的吸附负载量最小Zn2+ 20.56 mg/g ，最大Hg2+ 88.80 mg/g来计算，150 kg 干燥的啤酒酵母可处理含量为 100 mg/L 的污水30.84133.20 吨废水。经济效益与环境效益分析95经济效益与环境效益分析啤酒酵母泥是啤酒酿造车间的副产物，我国年产2000万吨啤酒，大约有40万吨废弃酵母泥产生。其中 2/3是主发酵酵母，这部分酵母质量较好，杂质少，少量用于回收作为菌种继续使用；其

40、余1/3是后酵酵母，在贮酒过程中酵母与其它少量杂质如废酒花糟、沉淀蛋白质等共同沉淀于贮酒缸底，一般弃置不用，排放下水道而造成污染61。如果将废弃的啤酒酵母泥用做微生物吸附剂，不仅可以将废弃资源再次利用，还降低 了培养、分离细菌的成本。96第二部分微生物吸附重金属技术中的固液分离研究采用硅藻土作为微生物与水体吸附-助滤剂。由此我们采用硅藻土作为微生物的吸附剂，系统研究了硅藻土与微生物的吸附情况。97硅藻土表面形态(1)圆筛藻(2)小环藻放大倍数：3500图中标尺：5卩放大倍数：8000图中标尺：2卩98硅藻土对微生物吸附规律吸附时间与吸附效果的关系99硅藻土用量与吸附效果的关系硅藻土对微生物吸附规律100硅藻土对微生物吸附规律溶液初始pH与吸附效果的关系101吸附温度与吸附效果的关系硅藻土对微生物吸附规律102活细菌吸附重金属离子的静态吸附工艺细菌培养菌体与培养基分离培养基回用生物吸附过程硅藻土助 滤过滤机菌体含重金属废水出水硅藻土103硅藻土来源广泛，价格便宜，性能稳定，无污染。硅藻土是由硅藻的壁壳组成的，壁壳上有多级、大量、有序排列的微孔，这种独特的结构赋予它许多优良的性能，它孔隙率和比表面积大，吸附性强。吸附后的硅藻土可以用作制砖原料。经济