原玻璃蝇节杆菌对铅离子的吸附性能研究

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1、原玻璃蝇节杆菌对铅离子的吸附性能研究-农学论文原玻璃蝇节杆菌对铅离子的吸附性能研究付晶１，２，王学松２，王亮１（１．广东省珠海市金湾区吉林大学珠海学院化学与药学系，广东珠海５１９０００；２．淮海工学院化学工程学院，江苏连云港２２２００５）摘要：研究了海洋细菌原玻璃蝇节杆菌（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒｐｒｏｔｏｐｈｏｒｍｉａｅ）对水溶液中Ｐｂ（Ⅱ）的吸附性能，探讨了溶液酸碱度、温度、菌体浓度和接触时间等因素对去除效率的影响。利用原子力显微镜技术探测吸附前后细胞表面的变化。结果表明，该海洋菌体吸附铅离子的最佳酸碱度为ｐＨ６，去除铅离子的最佳温度为

2、５５℃，且增大菌体浓度有利于铅离子的去除，准二级动力学模型较好地拟合了动力学数据。铅离子的吸附导致细菌细胞表面产生显著变化。关键词：原玻璃蝇节杆菌（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒｐｒｏｔｏｐｈｏｒｍｉａｅ）；Ｐｂ（Ⅱ）；原子力显微镜；生物吸附中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ文章编号：０４３９－８１１４（２０１５）０４－０８１７－０４ＤＯＩ：１０．１４０８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ０４３９－８１１４．２０１５．０４．０１３收稿日期：２０１４－０５－２９基金项目：江苏省海洋生物技术重点实验室开放课题项目（２０１１ＨＳ００４）；淮海工学院校内课题项目

3、（２０１０１５００１７）作者简介：付晶（１９８９－），吉林通化人，硕士，主要从事环境化学研究，（电话）13417797877（电子信箱）beibei9469＠１６３．ｃｏｍ。环境问题已成为２１世纪全球关注的焦点。解决环境问题的核心在于以日益发展的科学技术为前提，减少人类生存活动对自然环境的污染，其中以重金属污染为主要方面［１］。金属铅是一种常见的有害重金属，主要的污染来自矿山的开采、染料、冶炼、印刷、电缆及油漆等生产过程中排放的废水和废物。铅对人体的危害很大，主要以磷酸三铅的形式蓄积在人体的骨骼中，少量蓄积在肝脏、肾脏、脑和血液中［２－５］

4、。近几十年来，随着社会的进步和科技的发展，许多研究人员利用生物吸附技术去除水体中的重金属铅，并取得了一定的成绩。生物吸附是指利用具有分离重金属能力的微生物细胞或微生物的分泌物以及由细胞制备的衍生物通过吸附的方式去除或回收水体中的重金属离子。目前，对应用微生物吸附作用去除重金属的方法已经进行了比较广泛的研究，发现了部分有潜力的、具有很高的金属束缚能力的生物吸附材料［6，7］，其中包括海藻类、细菌类、真菌类、酵母类和发酵业食品工业的废弃生物菌类。微生物吸附法作为一种新兴的处理技术，具有来源广、成本低等优点。对多种重金属具有吸附作用，有较宽的吸附

5、范围。水溶液中重金属离子浓度很低时，使用微生物吸附剂去除水中重金属离子的效果明显优于普通的离子交换剂［8－１0］。本研究利用了从连云港市近海海域沉积物中筛选获得的一株原玻璃蝇节杆菌（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒｐｒｏｐｈｏｒｍｉａｅ）为吸附剂，研究其对废水中铅的吸附性能，为实际应用提供技术参考。１材料与方法１．１主要仪器与试剂主要仪器：ＳＷ－ＣＪ－１Ｄ型单人净化工作台（苏州净化设备有限公司），ＬＤＺＸ－４０ＳＡ型立式压力蒸汽灭菌器（上海申安医药器械厂），ＨＺＱ－Ｃ型空气浴振荡器（中国哈尔滨东联电子技术开发有限公司），ｐＨＳ－３Ｃ型精密ｐＨ计（上

6、海精密科学仪器有限公司），ＴＡＳ－９９０Ａ型原子吸收分光光度计（北京普析通用公司），ＴＧＬ－１６ＧＢ型高速离心机（上海安亭科学仪器厂），ＤｉｍｅｎｓｉｏｎＩＣＯＮ型原子力显微镜（德国布鲁克Ｂｒｕｋｅｒ）。主要试剂：蛋白胨、酵母膏、琼脂粉、氢氧化钠及硝酸铅，以上试剂均为分析纯。１．２菌体的制备将从连云港市近海海域沉积物中分离纯化得到的原玻璃蝇节杆菌菌株接入２２１６Ｅ培养基中，摇床振荡１２ｈ（２５℃，１８０ｒ／ｍｉｎ），将培养液于８０００ｒ／ｍｉｎ下高速离心１５～２０ｍｉｎ，弃去上清液并用去离子水冲洗３～４次，弃去上清液，菌体冻干。将冻干的部分

7、菌体配制成一定浓度的菌体悬浮液备用。１．３生物吸附试验将一定质量浓度的铅离子溶液置于锥形瓶中，用ＮａＯＨ和ＨＣｌ调节溶液ｐＨ。向其中投入配置好的菌体悬浮液，将锥形瓶迅速置于２５℃的恒温振荡器中振荡一段时间后取出离心，留上清液待测。在此研究中分别探讨了溶液ｐＨ、菌体的质量浓度、反应温度和接触时间等对铅离子吸附效果的影响。１．４分析方法利用火焰原子吸收法测定上清液中铅离子的浓度，用精密ｐＨ计测定上清液ｐＨ。２结果与分析２．１溶液酸碱度对吸附率的影响酸碱度的变化可以改变微生物的吸附位点，改变表面电荷以及各配位基团的络合能力，且能影响金属溶液的化学

8、特性及状态等，对于一般溶液而言，ｐＨ增大，吸附率也随之增大。但ｐＨ与吸附率并非线性增长的关系，当ｐＨ超过金属离子的沉淀上限时，由于部分金属离子形成氢氧化物沉淀，微沉积于细菌表面，