枯草芽孢杆菌对Cu2+和Cd2+吸附特性及机理的研究

• 作 者: 徐立芹
• 出 处: 东北大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 枯草芽孢杆菌 微生物吸附 混合离子 吸附机理 解吸

本实验以枯草芽孢杆菌作吸附剂,考察了枯草芽孢杆菌的生物学特性及对Cu²⁺和Cd²⁺的耐受性,多种因素对菌体吸附Cu²⁺和Cd²⁺的影响,并进行了吸附机理和解吸的初步探讨。采用单因素实验方法,研究了温度、吸附时间、pH值,菌体浓度、初始金属离子浓度、预处理对枯草芽孢杆菌吸附Cu²⁺和Cd²⁺的影响。结果表明:当Cu²⁺浓度为20mg·L^-1、菌浓度35 g·L^-1、吸附时间为120 min、温度30℃时,pH值为5.00、对Cu²⁺去除率可达到88.98%。当Cd²⁺浓度为30 mg·L^-1、菌浓度30 g·L^-1、吸附时间为120 min、温度30℃,pH值为6.00,对Cd²⁺去除率可达到91.65%。随着Cu²⁺和Cd²⁺溶液浓度的增加,吸附菌对Cu²⁺和Cd²⁺的去除率逐渐提高;随着温度的升高吸附菌对Cu²⁺和Cd²⁺的去除率逐渐提高;菌体对Cu²⁺和Cd²⁺的吸附30 min内基本达到吸附平衡。培养基中加入葡萄糖可以提高去除率;由预处理实验得出用0.08 mol·L^-1氢氧化钠,50%（V/V）丙酮分别处理菌体都可以提高对Cu²⁺和Cd²⁺吸附效果。通过枯草芽孢杆菌对混合离子的吸附实验研究,结果表明:40 mg·L^-1的Cd²⁺的存在使菌体对20 mg·L^-1的Cu²⁺的去除率下降20.20%,40 mg·L^-1的Cu²⁺的存在使菌体对30mg·L^-1的Cd²⁺的去除率下降20.33%。枯草芽孢杆菌吸附Cu²⁺和Cd²⁺的盐效应实验结果表明:Mg²⁺,Ca²⁺,K⁺,Na⁺的存在均降低Cu²⁺和Cd²⁺的去除效率。菌体对Cu²⁺和Cd²⁺的吸附符合Langmuir和Freundlich等温式方程,吸附动力学研究结果表明,用二次速率方程来拟合该吸附过程效果比较好。不同吸附剂对Cu²⁺和Cd²⁺的吸附实验表明:活菌体对Cu²⁺的去除率是88.98%,对Cd²⁺的去除率是91.65%;死菌体对Cu²⁺的去除率是78.05%,对Cd²⁺的去除率是81.59%,胞壁多糖对Cu²⁺的去除率是40.72%,对Cd²⁺去除率是73.80%。能谱分析初步证明在吸附Cu²⁺时存在Na⁺交换机理。红外光谱分析得出枯草芽孢杆菌的羧基,羟基,氨基官能团在吸附中起了作用,并有多糖参与吸附。扫描电镜观察枯草芽孢杆菌在吸附Cu²⁺和Cd²⁺前后形态发生变化。解吸实验确定,当解吸剂H₂SO₄浓度是0.15 mol·L^-1、解吸温度是30℃、解吸时间为60 min、溶液pH为2.00时,对Cd²⁺的解吸率达到95.22%,Cu²⁺的解吸率达到90.56%。