《微生物吸附剂》PPT课件

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1、微生物吸附剂7/24/20211一、重金属毒性物质重金属与一般耗氧的有机物不同，在水体中不能为微生物所降解，只能产生各种形态之间的相互转化以及分散和富集，这个过程称之为重金属的迁移。重金属会通过食物链的生物放大作用危害人类健康7/24/20212重金属的毒性和对生物体的危害①在天然水体中只要有微量浓度即可通过生物的食物链，成千上万地富集，而达到相当高的浓度，产生毒性效应；②微生物不能降解重金属，相反地某些重金属有可能在微生物作用下转化为金属有机化合物，产生更大的毒性；③重金属进入人体后能够和生理高分子物质如蛋白质和酶等发生强烈的相互作用使它

2、们失去活性，也可能累积在人体的某些器官中，造成慢性累积性中毒，最终造成危害。7/24/20213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）骨痛病7/24/20214传统的处理方法：化学沉淀法：如石灰沉淀法，易造成二次污染离子交换法：离子交换树脂价格高电解法：常用于电镀废水，不能将金属离子浓度降到很低膜分离：成本高选择性低，能耗大，运行费用高，当水中的重金属浓度较低时,去除率不高。离子交换7/24/20215目前新兴的去除技

3、术———生物吸附生物吸附——利用生物体及其衍生物来吸附水中重金属的过程。(1)在低浓度下（1～100mg/L）,金属可以被选择性的去除;(2)节能、处理效率高;(3)操作时的pH值和温度条件范围宽pH=3～9，T=4～90℃;(4)易于分离回收重金属;(5)其原材料来源丰富,吸附剂易再生利用。7/24/202167/24/20217二、生物吸附的原理1.生物累积与生物吸着生物吸着：不包括生物的新陈代谢和主动运输过程，而是通过离子交换、络合、协同、螯合、物理吸附、沉淀等方式去除溶液中的金属。生物累积：微生物活细胞利用生物新陈代谢作用产生的能量

4、，通过主动运输等方式，把金属离子输送到细胞内部。7/24/20218（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；2.生物吸附的机理7/24/20219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

5、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。7/24/202110①细胞壁表面络合络合作用是金属离子与几个配基以配位键相结合形成的复杂离子或分子的过程。当生物体暴露在金属溶液中时,金属离子与细胞壁里的蛋白质、多糖及脂类中带负电的官能团如氨基、酰氨基、羧基、羟基、磷酰基和硫酸盐等络合而形成络合物，其中氮、氧、磷、硫作为配位原子与金属离子配位络合。7/24/202111细胞壁在

6、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。7/24/202112离子交换是与细胞物质结合的金属离子被另一些结合能力更强的金属离子代替的过程。有毒的重金属离子与细胞物质具有很强的结合能力，因此，离子交换在重金属废水的处理中具有特别重要的意义。例如，多糖是褐藻和红藻的结构成分，大多数天然存在的海藻多糖是以Na+、K+、Ca2+、

7、Mg2+离子的盐形式存在。二价金属离子能够与这些多糖的阳离子发生离子交换。②离子交换7/24/202113③氧化还原变价金属离子在具有还原能力的生物体上吸附,有可能发生氧化还原反应,7/24/202114④无机微沉淀作用通常,易水解而形成聚合水解产物的金属离子在细胞表面易形成无机沉淀物。7/24/202115三、生物吸附剂1.吸附剂的选择：只有与金属结合能力强和选择性高的生物材料才能应用于实际（1）种类种类：（2）选择原则：p3502.生物吸附剂的制备:酸、碱、加热等预处理3.生物吸附的影响因素7/24/202116革兰氏阳性菌中,细胞壁9

8、0%由肽聚糖组成,另一组分为磷壁酸。磷壁酸是一种酸性多糖;在革兰氏阴性菌中,除肽聚糖外还有另一层壁物质脂多糖组成。细菌与重金属的吸附作用位点是细胞壁上的羧基和氨基或结构蛋白上的N