自然科学微生物吸附剂课件.pptxVIP

1;骨痛病 微量、痕量的重金属即具有潜在的危险性：震惊世界的水俣病、骨痛病事件。闻名世界的日本环境污染事件：集体发疯事件（锰 中毒）、水俣病事件（甲基汞 ）、痛痛病事件（镉中毒）;传统的处理方法：;目前新兴的去除技术———生物吸附;;二、生物吸附的原理;（1）胞外富集/沉淀 (2)细胞壁表面发生吸附或络合反应 ①细胞壁表面络合 ②离子交换 ③氧化还原作用 ④无机微沉淀作用 （3）酶促(胞内吸附/沉淀/转化）：活性生物细胞对金属的吸附与细胞上某种酶的活性有关；;胞外富集 Francis发现有些细菌在生长过程中释放出的蛋白质能使溶液中的Cd2+,Hg2+,Cu2+,Zn2+形成不溶性的沉淀而被除去。 活性污泥和细菌产生的胞外多糖在金属分离中发挥作用。尽管这些聚合物主要是中性多糖,但它们同样也含有如糖醛酸、磷酸盐等可以络合溶解金属离子的化合物。不同微生物产生的胞外多糖组 成不同,因而不同微生物结合金属的性质也不一样。微生物生长条件强烈影响胞外聚合物的组成,从而 也影响金属的分离。但胞外吸附金属,只有在溶液 金属浓度低时才行。;①细胞壁表面络合;细胞壁在细胞吸附重金属离子的同时,伴随有其它阳离子被释放。 以海藻酸盐NaAlg为例来说明二价金属离子 (Me2+)与多糖之间的离子交换： 2NaAlg + Me2+ — Me(Alg)2 十 2Na+ 然而交换下来的离子总量只占金属离子的总吸附量的一小部分，说明离子交换并非主要吸附机理。;;③氧化还原;④无机微沉淀作用;;;芽孢杆菌属的菌株都 有强大的吸附金属的能力。用地衣芽孢杆菌吸附Pb2+ 时，45min吸附量可达 224.8mg/g。多粘芽孢杆菌对铜有潜在的吸附能力,吸附量可达62.72mg/g。 用死芽孢杆菌制成了商业用途的球状的生物吸附剂AMT—BIO CLA IM,并 已获得了专利。;b.真菌：几丁质是许多真菌细胞壁的结构物质, 其它的葡聚糖,如甘露聚糖等可替代几丁质存在于某些真菌的细胞壁中,真菌的细胞壁通常含80%～90%的多糖。在重金属的吸附过程中,起主要作用的是几丁质和葡聚糖。;19;c.藻类 藻类的细胞壁在多数情况下是由纤维素 形成的网状结构构成,含有丰富的多糖, 多糖带负电,可以通过静电引力与许多金属离子相结合。;2023/9/24;根据要处理的金属不同选择相应的吸附剂产生菌;制备生物吸附剂的一个方法是从发酵工业获得废菌体，并用它从溶液中吸附重金属。 另一个生物吸附剂的丰富来源是海洋。;;;试剂处理：酸洗、碱洗或加热处理主要目的： (1)使吸附剂表面去质子化,活化吸附位点; (2)改善吸附剂化学性能。 主要方法： 酸碱处理：一般而言，酸处理作用不明显,有时还会降低吸附性能；而碱处理主要使吸附剂表面去质子化，减小重金属离子与Ｈ+产生的斥力。 热反应：热反应主要是改变吸附剂的化学性能,可使吸附剂的吸附量增加3～4倍; 碎裂：使粒径较大的吸附剂通过外力破碎,使粒径大小适宜、均匀,提高吸附效率。;3.生物吸附的影响因素 pH值:决定因素，大多数金属离子生物吸附的最佳pH为5～9。 T： 离子强度 竞争吸附：尚无规律，开发特异性吸附剂。 吸附剂粒径 吸附时间;;;④竞争吸附;;⑤吸附时间;4、生物吸附剂的开发及应用;大多数生物吸附材料是使用具有特殊结合金属离 子能力的死亡菌体制成的。这些生物吸附材料既 可以在低浓度的重金属废水中回收重金属，也可 以在较高的金属离子浓度下操作。由于菌体的繁 殖和重金属吸附操作是分开进行的，这些生物吸 附材料可以处理对活细胞有毒的高浓度金属离子。将金属离子洗脱之后，生物吸附材料还可以再生。;②目前,北美洲至少有3家开发商品化生物吸附剂产品的公司，分别是： Ⅰ、 B．V．SOR-BEX有限公司(加拿大，蒙特 利尔市)， 从事开发经营微生物菌体生物吸附剂，开发了一系列用于金属离子去除和回收的生物吸附剂，既有能吸附各种金属离子的广谱生物吸附剂，也有 只吸附单一金属离子的特殊生物吸附剂。;Ⅱ、生物回收系统有限公司(北美，拉斯维加斯) ，从事硅胶或聚丙烯酰胺凝胶固定淡水藻菌体，开发生物吸附剂; Ⅲ、美国犹他州盐湖城高级矿产技术有限公司,从事开发以芽孢杆菌为基础的广谱生物吸附剂。;③用生物吸附法从工业废水中去除重金属的研究，美国等国家已初见成效。美国国家标准局的研究 人员还分别同美国海军、空军协作，探讨用微生 物作吸附剂从冶炼厂废液中回收战略金属铬、钴、镍等。美国一些科研小组还试验从照相废液中回 收银，从采矿废水中回收铀。;④目前，国外已经有使用死的微生物制成生物吸附剂去除水中重金属的专利, 在美国已有两个科研机构提供商业用途的生物吸附剂，一个是以含微生物的废弃物为对象，另一个是以藻类为对象。 ⑤在国内，比较成功的进行工业化处理重金属工业废水的是中国科学院成都生