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以粘红酵母为生物吸附剂,进行了铀的吸附研究。首先结合分光光度法和紫外脉冲荧光法建立了适合单一含铀体系及复杂样品中铀浓度的测定方法;其次开展了游离态粘红酵母对铀的吸附研究,考察了多种因素对铀吸附的影响,并用化学处理的方法研究了其吸附铀的机理;此外,为克服游离微生物作为吸附剂时的缺陷,用包埋的方法将菌体固定化,研究了固定化粘红酵母在振荡实验及柱实验两种情况下对铀的吸附和解吸性能;最后用铁磁流体修饰菌体,研究了磁性修饰粘红酵母对铀的吸附。结果表明:
1.将分光光度法和紫外荧光法结合,可实现μg/L~mg/L浓度范围内,单一及复杂样品中铀的准确测定。通过测量条件优化,确定了分光光度法测定单一含铀体系铀浓度的最佳条件。采用紫外脉冲荧光法测定复杂实际样品中的铀浓度,所得结果与ICP-MS法测定结果差异不大。目前,此方法已被福建物构所及青海盐湖所作为标准方法进行盐湖和海水中铀浓度的测定;
2.游离态粘红酵母吸附铀的实验结果表明,吸附铀的最佳条件为初始pH6.0,接触时间30 min,菌浓度1.0 g/L,在此条件下其对铀的最大吸附量可达149 mgU/g干菌体;经甲醇和甲醛处理,菌体表面功能基团发生变化,通过研究菌体对铀的吸附能力及FTIR分析发现,静电相互作用及配位是粘红酵母吸附铀的主要机理,氨基和羧基是吸附铀的重要功能基团。原始及化学处理菌体对铀的吸附均可用Langmuir及Freundlich吸附等温方程拟合,线性相关系数R2大于0.9;
3.分别从振荡实验和柱实验两方面研究了固定化菌体对铀的吸附,结果表明:在振荡条件下,固定化菌体吸附铀的最佳的条件为:振荡速度200rpm,接触振荡时间1h,吸附剂加入量5mg,并且升温有利于铀的吸附。吸附动力学及热力学结果表明,颗粒内扩散是控制吸附的关键步骤,且固定化菌体对铀的吸附是一个可自发进行的吸热过程。为利用固定化菌体进行连续吸附操作,开展了固定化菌体吸附铀的柱实验研究。考察上柱流速及柱高度对铀吸附率的影响,并在最佳条件下进行了三次铀的循环吸附-解吸实验,发现柱实验时可同时实现铀的解吸和浓缩。
4.开展了磁性修饰粘红酵母吸附铀的研究。发现磁性修饰菌体吸附铀的最佳条件为:pH=6.0,菌体加入量5.15 mg,吸附震荡时间30 min,且磁性修饰后菌体对铀的吸附量增加。10倍铀质量浓度的K+,Na+,Ca2+,Mg2+离子的存在,不干扰粘红酵母对铀的吸附。与Freundlich模型相比,Langmuir模型可较好拟合磁性菌体吸附铀的过程,说明磁性菌体对铀的吸附属于单分子层吸附。动力学及热力学研究结果表明,化学吸附为速率限速步骤,且磁性粘红酵母吸附铀是一个可自发进行的吸热过程。