國內(nèi)外處理含重金屬廢水的方法很多，一般情況下，當(dāng)廢水中重金屬濃度較高時，應(yīng)用化學(xué)法、電解法等方法效果明顯，但是當(dāng)廢水中重金屬濃度較低時，利用上述方法成本較高，經(jīng)濟(jì)效益不理想，在處理該類廢水時多利用酵母菌、藻類、谷物、霉菌等作為生物吸附劑以去除其中的重金屬離子。本試驗(yàn)用釀酒酵母菌體作為吸附劑，研究了廢水pH 值、吸附時間、酵母添加量等影響因素對生物吸附的影響。
1 材料和方法
1．1 實(shí)驗(yàn)菌株
釀酒酵母菌，購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，編號為2．1188。
釀酒酵母菌用麥芽汁液體培養(yǎng)基培養(yǎng)24 h，6 000r/min 離心10min，去上清液，用去離子水洗滌2～3次，收集菌體備用。
1．2 試劑及儀器
試劑：麥芽汁培養(yǎng)基，BR(阿拉丁試劑); 氯化錳，四水、氫氧化鉀、乙醇、硝酸，以上均為分析純(上海國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司); 水為重蒸二次水。
儀器：SP-3520AAPC 原子吸收分光光度計(jì)(上海光譜儀器有限公司); C-MAG HP7 控溫加熱板(德國IKA 公司); XW-80A 微型旋渦混合儀(上海滬西分析儀器廠); 85-2 型恒溫磁力攪拌器(上海司樂儀器廠); HS-2102 恒溫?fù)u床(上海和呈儀器廠); Allegra 64R 離心機(jī)(BECKMAN COULTER 公司) 。
1．3 Mn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制
用去離子水將分析純MnCl2·4H2O 配制為Mn2+質(zhì)量濃度為1 000 mg/L 的儲備液。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：檢測標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為5 個，各標(biāo)準(zhǔn)中Mn2+的質(zhì)量濃度依次為0，1，2，4，6μg/mL。根據(jù)該設(shè)計(jì)用去離子水進(jìn)一步稀釋成實(shí)驗(yàn)需要的Mn2+標(biāo)準(zhǔn)溶液。
1．4 吸附試驗(yàn)
用移液槍定量吸取已知Mn2+質(zhì)量濃度的溶液于250 mL 錐形瓶中，加入定量的菌體，在控溫磁力攪拌器上進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，測定吸附前后溶液中Mn2 +質(zhì)量濃度的變化。
1．5 測定及計(jì)算方法
樣品溶液中Mn2+濃度用原子吸收分光光度計(jì)測定。原子吸收方法的應(yīng)用，關(guān)鍵的一點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立，與之相對應(yīng)的是標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。本研究使用原子吸收分光光度系統(tǒng)SP-3520AAPC 測定標(biāo)樣，應(yīng)用機(jī)內(nèi)設(shè)置的多項(xiàng)式擬合的濃度最小二次法擬合標(biāo)樣測定結(jié)果，得到擬合曲線圖，具體如圖1所示。
由圖1可見，A=0．008 5C2+0．235 7C+0．020 5，相關(guān)系數(shù)R 能達(dá)到0．999 3，證明多項(xiàng)式的擬合能準(zhǔn)確地符合原子吸收的實(shí)際變化趨勢，測定結(jié)果準(zhǔn)確可信。
2 結(jié)果與分析
2．1 溶液pH 值對吸附效果的影響
在溫度為25℃，Mn2+初始質(zhì)量濃度4μg/mL，釀酒酵母添加量為6．0 g/L，攪拌時間為60 min 條件下，考察溶液pH 值對吸附效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。
由圖2可見，隨著溶液pH 值的升高，釀酒酵母對Mn2+的吸附率隨之增加，但pH 值與吸附率之間并不呈簡單的線性關(guān)系，當(dāng)pH=2 時，釀酒酵母對Mn2+的吸附率很小，當(dāng)pH 值從2升至4時，釀酒酵母對Mn2+的吸附率迅速增加，當(dāng)pH=5 時，釀酒酵母對Mn2+的吸附效果最佳，此后，吸附率又隨著溶液pH 值的升高而減小。這是由于pH 值影響吸附劑表面電荷，當(dāng)pH 很低時，溶液中大量存在的水合氫離子會與金屬離子競爭細(xì)胞壁上吸附活性位點(diǎn)，并使菌體細(xì)胞壁質(zhì)子化，增加細(xì)胞表面的靜電斥力，使得吸附率較低。隨著溶液pH 值的升高，超過菌體表面的等電點(diǎn)，菌體表面的負(fù)電荷增加，吸附率隨之增加，當(dāng)溶液pH 較高，達(dá)到了Mn2+的沉淀平衡常數(shù)，Mn2+會形成氫氧化錳的微沉淀沉積在菌體表面，從而造成吸附率減小。
2．2 吸附時間對吸附效果的影響
在溶液pH 值為5，作用溫度為25℃，Mn2+初始質(zhì)量濃度4μg/mL，釀酒酵母添加量6．0 g/L條件下，考察不同吸附時間對吸附效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。
由圖3 可見，吸附過程分成兩個階段：第一階段是開始吸附快速且吸附率較高階段; 第二階段是吸附率增速變緩的階段，吸附進(jìn)行到60 min 以后，吸附基本達(dá)到平衡，60 min 時的吸附率約為120 min時的94%。這表明生物吸附劑吸附Mn2+的吸附過程是快速表面吸附過程。
2．3 釀酒酵母添加量對吸附效果的影響
在溶液pH值為5，作用溫度為25℃，吸附時間為60 min，Mn2+初始質(zhì)量濃度為4μg/mL條件下，考察釀酒酵母添加量對吸附效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示。
由圖4可見，當(dāng)其余條件一定時，隨著釀酒酵母添加量的增加，釀酒酵母對Mn2+的吸附率增加，當(dāng)釀酒酵母的添加量達(dá)到8 g/L 時吸附效果最佳，此時Mn2+的吸附率達(dá)到70%。具體參見http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結(jié)論
釀酒酵母對Mn2+具有較好的吸附作用，其吸附能力受到廢水pH 值、吸附時間及菌體濃度等條件的影響。弱酸性條件下有利于釀酒酵母對重金屬M(fèi)n2+的吸附。
利用釀酒酵母作吸附劑處理含Mn2+廢水具有高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，特別是對于處理傳統(tǒng)方法不能處理的低濃度重金屬廢水具有獨(dú)特的應(yīng)用價值。它既可充分利用環(huán)境資源，又能達(dá)到以廢治廢的目的，因此是一種應(yīng)用前景很廣闊的重金屬廢水的處理手段。
