淺談生物吸附處理重金屬廢水

文永林

（重慶交通大學 河海學院 重慶 400074）

淺談生物吸附處理重金屬廢水

文永林

（重慶交通大學 河海學院 重慶 400074）

傳統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用及其發展狀況。

生物吸附；重金屬廢水；廢水處理；微生物

1 重金屬廢水處理現狀

隨著社會及工業迅速發展，工業廢水也在大量產生，為了防止環境污染，工業廢水需要經過處理達到標準后才可排放，重金屬廢水主要來自礦山、冶煉、電解、電鍍、農藥、醫藥、油漆、顏料等企業排出的廢水，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，常用的處理重金屬廢水的方法主要有：離子交換法、氫氧化物沉淀法、電積、蒸發濃縮法、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，而只能轉移它們的存在位置和轉變它們的物理和化學形態。上述方法存在成本高、效率低且易造成二次污染等缺點，生物吸附能較好地彌補這些缺陷。目前，開發利用微生物細胞作為生物吸附廢水處理的技術向著無毒、無害、無二次污染的方向邁進了一步。

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，發現 Cu2+、Pb2+、Zn2+對其影響很大，其原因是由于菌體表面含有羥基，氨基，羧基等默寫基團，這些基團中的C、N、O等含有孤對電子的基團與含有空軌道的銅、鉛、鋅、鎘等化學配位0。

2.2 吸附時間

生物吸附劑吸附重金屬離子經過一定時間和達到相應的平衡階段，此時，隨著吸附時間的增加，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，林華山等通過對3種不同狀態下的白腐真菌進行研究，發現 3種狀態下的真菌都存在相類似的先快后慢的吸附速率變化，且吸附過程不受細胞新城代謝影響0。吸附時間是影響重金屬吸附效率的重要因素，足夠長的吸附時間，才能夠使吸附達到平衡，從而有效的去除重金屬離子，一般而言，生物吸附需要2～4小時或更長時間才能達到理想效果。

2.3 吸附溫度

溫度影響著微生物的生長代謝，不同的生物吸附劑吸附不同的金屬時，溫度對吸附金屬量的影響有所不同，過高或過低的溫度都不利于微生物的生長代謝，從而間接的影響到微生物吸附廢水中的重金屬離子。研究發現，加熱會使吸附金屬的能力下降，加熱時間越長，吸附量越低。在廢水處理過程中，升高溫度會增加操作費用，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在工藝優化過程中發揮重要的作用。進行重金屬離子吸附大多數是中溫性微生物，適宜生長溫度一般在25℃～35℃之間。

2.4 pH

pH值對金屬離子的化學特性、細胞壁表面的官能團(-COOH、-NH2、-NH、-SH、-OH)的活性和金屬離子間的競爭均有顯著影響，因此pH是影響微生物處理重金屬廢水的重要因素之一。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值之間并不呈簡單的線性關系。一般來說，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，每種微生物生長都有一個最適合的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廢水的效果是最好的。吳涓等人在利用啤酒酵母吸附溶液重的Cu2+時發現，當溶液的pH值達到最適合 5.5時，啤酒酵母的吸附量可 1.59mg/g0。徐魯榮等人在環境因子對海藻吸附重金屬離子的影響試驗研究中發現，海藻對Cu2+、Pb2+、Cd2+吸附最佳的pH值是4～6；對Ni2+的最佳pH值范圍是5～60。

2.5 重金屬離子濃度

高濃度的重金屬廢水使得更多的金屬離子與吸附位點相接觸，可更強的抵抗固液相之間的阻力，因此，通常認為高濃度的重金屬可以更加的促進生物吸附劑的吸附過程0。當金屬離子濃度過高的時候，往往會使得活的生物活體變為生物死體，生物活體和生物死體在金屬離子濃度的變化下，其吸附量會有不同的變化趨勢。

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Cd2+去除速率隨著Cd2+濃度而增加，但當Cd2+濃度達到一定值時(約300mg/L)，去除率達到最大值，Cd2+濃度進一步增加對去除率沒有影響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，具有效果好、適應性強、操作控制簡單、二次污染小的獨特優勢，而受到學者們的關注。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。但由于其對微生物處理機理方面的研究不徹底，對參與金屬絡合的細胞組分構成及生物合成過程不清楚，缺乏金屬和生物吸附劑之間作用的動力學參數，使得生物吸附目前還不能大規模的應用于廢水處理系統中。因此，研究者們有必要對其進行進一步的研究，尤其是其吸附機理方面，以便能早日運用于大規模的工業中，造福社會。此外，應當開發高吸附性、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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