全自動(dòng)自清洗過濾器生物吸附的機(jī)理

     生物吸附利用微生物體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其成分特性來吸附溶于水中的金屬離子,再通過固液兩相分離來去除水溶液中金屬離子。生物吸附金屬的機(jī)理較復(fù)雜,按是否消耗能量可分為活細(xì)胞吸附與死細(xì)胞吸附2 種?；罴?xì)胞吸附分2 個(gè)階段。

     第1 階段與代謝無關(guān),為生物吸附過程,進(jìn)行較快,在此過程中,金屬離子可通過配位、螯合與離子交換、物理吸附及微沉淀等作用中的一種或幾種復(fù)合至細(xì)胞表面;

     第2 階段為生物積累過程,進(jìn)行較慢,在此過程中,金屬被運(yùn)送至細(xì)胞內(nèi)。

     目前,國內(nèi)外已提出的金屬運(yùn)行機(jī)制有細(xì)胞質(zhì)過氧化、主動(dòng)運(yùn)輸、載體協(xié)助運(yùn)輸、復(fù)合物滲透、被動(dòng)擴(kuò)散及軟硬酸堿理論等 。生物積累過程和細(xì)胞代謝直接相關(guān),因此,許多影響細(xì)胞生物活性的因素都能影響金屬的吸附。死細(xì)胞吸附過程只存在生物吸附作用。
     由于廢水中要去除的離子大多是有毒、有害的金屬或放射性金屬,會(huì)抑制生物的活性,甚至使其中毒死亡,且生物的新陳代謝作用受溫度、p H 值、能源等諸多因素的影響,因此,生物積累在實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制。實(shí)際吸附過程中,活細(xì)胞的吸附量并不一定比死細(xì)胞大。生物吸附的機(jī)理往往因菌種、金屬離子的不同而異, 但其主要發(fā)生的是細(xì)胞壁上的官能團(tuán) —COOH , —N H2 , —SH , —OH , —PO4-3等與金屬離子的結(jié)合或以其它方式的配位。根據(jù)微生物從溶液中去除金屬的方式不同,生物吸附可分為以下幾種: (1) 胞外富集/ 沉淀; (2) 細(xì)胞表面吸附或絡(luò)合; (3) 胞內(nèi)富集。其中細(xì)胞表面吸附或絡(luò)合對(duì)死活微生物都存在,而胞內(nèi)和胞外的大量富集往往要求微生物具有活性。在一個(gè)吸附過程中,可能會(huì)存在一種或多種機(jī)制。
       1.胞外富集
       利用胞外聚合物分離金屬離子早有研究,從黑曲霉分離出聚合物,并研究了它們對(duì)Cu ,Cd ,Ni 的絡(luò)合能力。萊金源發(fā)現(xiàn)有些細(xì)菌在生長過程中釋放出的蛋白質(zhì)能使溶液中的 Cd2 + ,Hg2 + ,Cu2 + ,Zn2 + 形成不溶性的沉淀而被除去。綜述了活性污泥和細(xì)菌產(chǎn)生的胞外多糖在金屬分離中的作用。盡管這些聚合物主要是中性多糖,但它們同樣也含有如糖醛酸、磷酸鹽等可以絡(luò)合溶解金屬離子的化合物。不同微生物產(chǎn)生的胞外多糖組成不同,因而不同微生物結(jié)合金屬的性質(zhì)也不一樣。微生物生長條件強(qiáng)烈影響胞外聚合物的組成,從而也影響金屬的分離。但胞外吸附金屬,只有在溶液金屬濃度低時(shí)才行。
      2.細(xì)胞表面吸附或絡(luò)合
       大多數(shù)微生物對(duì)金屬的富集往往發(fā)生在細(xì)胞表面,對(duì)金屬的吸附通常是一快速、依賴p H 的過程。一般認(rèn)為細(xì)胞表面吸附主要是金屬離子與細(xì)胞表面活性基團(tuán)絡(luò)合/ 離子交換,以及絡(luò)合基團(tuán)為晶核進(jìn)行吸附沉淀。
      2.1離子交換機(jī)理
      在細(xì)胞壁吸附重金屬離子的同時(shí),通常伴隨其它陽離子的釋放。非活性海藻中含有3. 8 %的鈣離子,當(dāng)與不含Co (Ⅱ) 離子的溶液接觸時(shí), 僅有 011 %的鈣離子從細(xì)胞進(jìn)入溶液;而當(dāng)溶液中含有 Co (Ⅱ) 離子時(shí),吸附Co (Ⅱ) 離子后的細(xì)胞中,鈣離子含量只有0. 4 % ,經(jīng)掃描電鏡、X 射線能量散射及紅外光譜分析進(jìn)一步證明,這是Co (Ⅱ) 離子與細(xì)胞中陽離子發(fā)生離子交換的結(jié)果。說明此種微生物對(duì)堿和堿土金屬的吸附是基于靜電相互作用的離子交換過程。
       2. 2表面絡(luò)合機(jī)理
      通常,微生物的細(xì)胞表面主要由多聚糖、蛋白質(zhì)和脂類組成。這些組成中可與金屬相結(jié)合的主要官能團(tuán)有羧基、磷酰基、羥基、硫酸脂基、氨基等,其中氮、氧、磷、硫作為配位原子與金屬離子配位絡(luò)合。這也證明了金是通過與細(xì)胞表面的一些配體絡(luò)合或鰲合而吸附在細(xì)胞上。
     3.胞內(nèi)吸附
     胞內(nèi)吸附是一個(gè)緩慢、復(fù)雜的過程。主要是細(xì)胞表面吸附的金屬離子與細(xì)胞表面的某些酶相結(jié)合,而移至細(xì)胞內(nèi)。

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