淺談生物吸附處理重金屬?gòu)U水

文永林

（重慶交通大學(xué) 河海學(xué)院 重慶 400074）

淺談生物吸附處理重金屬?gòu)U水

文永林

（重慶交通大學(xué) 河海學(xué)院 重慶 400074）

傳統(tǒng)的去除重金屬離子的方法很多，但都各有不足之處，微生物處理廢水中重金屬離子是一種比較有效的方法，尤其是在處理低濃度廢水方面。本文從生物吸附的影響因素方面，介紹了生物吸附的應(yīng)用及其發(fā)展?fàn)顩r。

生物吸附；重金屬?gòu)U水；廢水處理；微生物

1 重金屬?gòu)U水處理現(xiàn)狀

隨著社會(huì)及工業(yè)迅速發(fā)展，工業(yè)廢水也在大量產(chǎn)生，為了防止環(huán)境污染，工業(yè)廢水需要經(jīng)過(guò)處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才可排放，重金屬?gòu)U水主要來(lái)自礦山、冶煉、電解、電鍍、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、顏料等企業(yè)排出的廢水，一般可以分為含鉻廢水、含鎳廢水、含鎘廢水、含銅廢水、含鋅廢水、含鉛廢水等。目前，常用的處理重金屬?gòu)U水的方法主要有：離子交換法、氫氧化物沉淀法、電積、蒸發(fā)濃縮法、活性炭吸附法等0，廢水中的重金屬是各種常用方法不能分解破壞的，而只能轉(zhuǎn)移它們的存在位置和轉(zhuǎn)變它們的物理和化學(xué)形態(tài)。上述方法存在成本高、效率低且易造成二次污染等缺點(diǎn)，生物吸附能較好地彌補(bǔ)這些缺陷。目前，開發(fā)利用微生物細(xì)胞作為生物吸附廢水處理的技術(shù)向著無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)二次污染的方向邁進(jìn)了一步。

2 影響生物吸附的因素

影響生物吸附的因素眾多，其中包括共存離子、吸附時(shí)間、吸附溫度、pH、重金屬離子濃度等0。

2.1 共存離子

同一微生物對(duì)不同金屬離子的處理效果不同，在多種金屬離子共存的情況下，其去除效果也不同，并且相互間存在一定的影響。代淑娟等以水洗廢啤酒酵母為吸附劑吸附 Cd2+時(shí)，發(fā)現(xiàn) Cu2+、Pb2+、Zn2+對(duì)其影響很大，其原因是由于菌體表面含有羥基，氨基，羧基等默寫基團(tuán)，這些基團(tuán)中的C、N、O等含有孤對(duì)電子的基團(tuán)與含有空軌道的銅、鉛、鋅、鎘等化學(xué)配位0。

2.2 吸附時(shí)間

生物吸附劑吸附重金屬離子經(jīng)過(guò)一定時(shí)間和達(dá)到相應(yīng)的平衡階段，此時(shí)，隨著吸附時(shí)間的增加，吸附率依然保持不變。生物吸附材料吸附重金屬離子分為快速吸附階段和慢速吸附階段，林華山等通過(guò)對(duì)3種不同狀態(tài)下的白腐真菌進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn) 3種狀態(tài)下的真菌都存在相類似的先快后慢的吸附速率變化，且吸附過(guò)程不受細(xì)胞新城代謝影響0。吸附時(shí)間是影響重金屬吸附效率的重要因素，足夠長(zhǎng)的吸附時(shí)間，才能夠使吸附達(dá)到平衡，從而有效的去除重金屬離子，一般而言，生物吸附需要2～4小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到理想效果。

2.3 吸附溫度

溫度影響著微生物的生長(zhǎng)代謝，不同的生物吸附劑吸附不同的金屬時(shí)，溫度對(duì)吸附金屬量的影響有所不同，過(guò)高或過(guò)低的溫度都不利于微生物的生長(zhǎng)代謝，從而間接的影響到微生物吸附廢水中的重金屬離子。研究發(fā)現(xiàn)，加熱會(huì)使吸附金屬的能力下降，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，吸附量越低。在廢水處理過(guò)程中，升高溫度會(huì)增加操作費(fèi)用，故一般不宜使用升溫方法，但在稀有金屬或貴重金屬提取中，采用適宜的溫度也許會(huì)在工藝優(yōu)化過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。進(jìn)行重金屬離子吸附大多數(shù)是中溫性微生物，適宜生長(zhǎng)溫度一般在25℃～35℃之間。

2.4 pH

pH值對(duì)金屬離子的化學(xué)特性、細(xì)胞壁表面的官能團(tuán)(-COOH、-NH2、-NH、-SH、-OH)的活性和金屬離子間的競(jìng)爭(zhēng)均有顯著影響，因此pH是影響微生物處理重金屬?gòu)U水的重要因素之一。眾多研究表明，吸附量隨pH值升高而增大，但金屬吸附量與pH值之間并不呈簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，微生物吸附重金屬離子的最佳pH值是在5～9之間。研究表明，每種微生物生長(zhǎng)都有一個(gè)最適合的pH值。在其他條件相同的條件下，最適合的pH值下微生物吸附劑處理含重金屬?gòu)U水的效果是最好的。吳涓等人在利用啤酒酵母吸附溶液重的Cu2+時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶液的pH值達(dá)到最適合 5.5時(shí)，啤酒酵母的吸附量可 1.59mg/g0。徐魯榮等人在環(huán)境因子對(duì)海藻吸附重金屬離子的影響試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，海藻對(duì)Cu2+、Pb2+、Cd2+吸附最佳的pH值是4～6；對(duì)Ni2+的最佳pH值范圍是5～60。

2.5 重金屬離子濃度

高濃度的重金屬?gòu)U水使得更多的金屬離子與吸附位點(diǎn)相接觸，可更強(qiáng)的抵抗固液相之間的阻力，因此，通常認(rèn)為高濃度的重金屬可以更加的促進(jìn)生物吸附劑的吸附過(guò)程0。當(dāng)金屬離子濃度過(guò)高的時(shí)候，往往會(huì)使得活的生物活體變?yōu)樯锼荔w，生物活體和生物死體在金屬離子濃度的變化下，其吸附量會(huì)有不同的變化趨勢(shì)。

通常情況下，水體中重金屬離子濃度越高，微生物去除重金屬離子的初始速度越大，但去除效率越低；反之，金屬離子的濃度越低，去除的初始速度越小，去除效率越大。如在低濃度下，黃孢原毛平革菌對(duì)Cd2+去除速率隨著Cd2+濃度而增加，但當(dāng)Cd2+濃度達(dá)到一定值時(shí)(約300mg/L)，去除率達(dá)到最大值，Cd2+濃度進(jìn)一步增加對(duì)去除率沒有影響0。

3 展望

微生物處理廢水中的重金屬離子是一種比較新興的處理技術(shù)，具有效果好、適應(yīng)性強(qiáng)、操作控制簡(jiǎn)單、二次污染小的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，而受到學(xué)者們的關(guān)注。用微生物處理廢水中的重金屬離子不僅能效高，還可有選擇的處理廢水中的重金屬離子。但由于其對(duì)微生物處理機(jī)理方面的研究不徹底，對(duì)參與金屬絡(luò)合的細(xì)胞組分構(gòu)成及生物合成過(guò)程不清楚，缺乏金屬和生物吸附劑之間作用的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，使得生物吸附目前還不能大規(guī)模的應(yīng)用于廢水處理系統(tǒng)中。因此，研究者們有必要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究，尤其是其吸附機(jī)理方面，以便能早日運(yùn)用于大規(guī)模的工業(yè)中，造福社會(huì)。此外，應(yīng)當(dāng)開發(fā)高吸附性、高選擇性和高耐受力的微生物吸附劑，研究吸附劑的再生也是今后研究的一大方向。

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