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重金属耐受菌的分离及吸附铅的研究

苏艳蓉  
【摘要】:工业生产快速发展导致大量重金属进入环境,造成了严重污染。重金属污染传统的物理化学处理法投资大,运行费用高,易造成二次污染,生物处理法因其高效、低能、环境友好成为当前处理重金属污染的热点。 从湖南某厂重金属废渣堆场污染土壤中利用划线分离法纯化出3株对Cr6+、Pb2+、Mn2+、Cd2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Ag+、Hg2+多种重金属具有高耐受性的细菌。根据传统的细菌生理生化特性测试以及现代分子生物学方法—16S rDNA的测序及比对发现:其中,一株细菌属于Pannonibacter phragmitetus,命名为Pannonibacter phragmitetus T1,菌落形态呈圆形,边缘整齐,表面干燥,粘稠,中间隆起,乳白色,无扩散;一株细菌属于肠杆菌(Enterobacter sp.),命名为Enterobacter sp. T2,菌落形态呈圆形,边缘整齐,表面湿润,粘稠,土黄色,无扩散;另外一株细菌属于微杆菌(Microbacterium sp.),命名为Microbacterium sp.T3,菌落形态呈圆形,边缘整齐,表面光滑湿润,粘稠,鲜黄色,无扩散。 T1、T2和T3对Pb2+和Mn2+的重金属最低抑菌分别达到2000 mg/L和1500 mg/L。以T1为例观察其在1/2 MIC重金属平板上的菌落形态,发现在含2+、Cr6+、Mn2+的平板上发生明显形态和颜色的改变,其他平板上菌落大小和颜色略有改变。 将三株细菌制成的非活性生物吸附剂对Pb2+均具有良好的吸附性能。各吸附影响因素实验结果表明:调控细菌的代谢活性和培养时间会影响吸附剂的吸附性能;溶液pH值升高Pb2+的吸附量和去除率增加;增大生物吸附剂用量会提高Pb2+的去除率,减小单位吸附量;升高温度Pb2+吸附量和去除率都先升高后下降;升高Pb2+离子浓度去除率降低,平衡吸附量增大;适当提高转速吸附量增加,超过一定限值吸附量下降;通过研究生物吸附剂与Pb2+的作用时间发现,吸附过程分为快速吸附、缓慢吸附和平衡吸附三个部分,第一个过程可完成90%的吸附量。 通过吸附平衡计算,T1、T2和T3菌体吸附剂吸附符合Pseudo-second Order模型,相关系数均为0.99以上,Langmuir相对能够更好的描述T1菌体吸附过程,T2菌体生物吸附剂的吸附过程与Langmuir和Freundlich吸附等温方程的相关系数都达到了0.99以上,T3菌体生物吸附剂的吸附过程与Freundlich吸附等温方程的相关系数更高。 扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)和红外光谱图(FTIR)均表明菌体吸附剂有效地吸附了溶液中的Pb2+,红外图谱中羟基和胺基的混合吸收峰、羧基、磷酸基团特征吸收峰都发生移动,说明这些基团都参与了吸附Pb2+的反应,化学处理吸附官能团后的菌体对Pb2+的吸附量均有不同程度的减少,说明这三种官能团在吸附金属离子的过程中都起作用。 解吸和化学改性研究结果表明,EDTA对三种生物吸附剂的解吸效果最好,NaOH处理后的菌体对Pb2+的吸附能力大大提高。


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