細菌生物吸附劑
1 來源。細菌是地球上最豐富的微生物,地球上的總生物量約為1018g,細菌占了其中的大部分。它像真菌一樣,也廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中,如我們現(xiàn)在所使用的抗生素,除少部分來自于真菌外,大多來自于細菌;還有一些酶類的生產(chǎn),如洗衣粉中的酶,大多是嗜堿細菌,主要是芽孢桿菌屬的菌株;在維生素、氨基酸、醋的生產(chǎn)中,也要不可避免地使用細菌。而用來吸附去除重金屬的細菌菌株,大多是從礦坑水、礦土、礦區(qū)土壤或富含重金屬的污水中分離出來的對重金屬有耐受性的細菌菌株和工業(yè)生產(chǎn)中的廢菌體。
2 細胞壁結(jié)構(gòu)特性。細菌細胞壁中有一堅硬的層,主要用于支撐細胞壁,其化學(xué)組成為肽聚糖。肽聚糖的基本結(jié)構(gòu)是一薄片層,由兩種糖的衍生物即N一乙酰葡萄糖胺和N一乙酰胞壁酸以及一組氨基酸,即卜丙氨酸、 一丙氨酸、D_-谷氨酸及賴氨酸或二氨基庚二酸等組成。在革蘭氏陽性菌中,細胞壁9o%由肽聚糖組成。另一組分為磷壁酸。磷壁酸是一種酸性多糖,它包含所有的含有磷酸甘油或核糖醇磷酸鹽殘基的、膜或夾膜多聚體,使整個細胞表面帶負電荷,而且影響著離子穿過細胞壁的途徑。在革蘭氏陰性菌中,肽聚糖占細胞壁的10%,在肽聚糖外則由另一層壁物質(zhì)脂多糖組成。脂多糖是脂類和多糖緊密相連在外層而形成的特異的脂雙層結(jié)構(gòu),一般由核心多糖和O一側(cè)鏈多糖兩部分組成。細菌與重金屬的吸附作用位點是細胞壁上的羧基和氨基或結(jié)構(gòu)蛋白上的N、P、0等原子。
3 細菌對重金屬的吸附。芽孢桿菌屬的菌株都有強大的吸附金屬的能力。用地衣芽孢桿菌R08吸附Pd2+時,45min吸附量可達224.8mg/g。多粘牙孢桿菌對銅有潛在的吸附能力,吸附量可達62.72mg/g 。蘇云金桿菌不僅可用作生物農(nóng)藥,而且對多種金屬具有抗性,并且還是生物吸附的表現(xiàn)型。其它芽孢桿菌,如,B.pumilus、B.cereus等,也對Ce (Ⅱ)、Co(1I)、Th(IV)、U(Ⅵ)等一系列重金屬離子顯示出了高親合性。現(xiàn)在,用死芽孢桿菌制成了商業(yè)用途的球狀的生物吸附劑AMT一BIO— CLAIM,并已獲得了專利。假單孢桿菌菌屬菌株對重金屬也顯示出了較好的吸附能力。惡臭假單孢菌和(Pseudomonas putida5-x )能抵抗CU2+的毒性,并對Cu2+有較好的吸附能力 ;胞外高聚物產(chǎn)生菌GX4-1的發(fā)酵液經(jīng)乙醇沉淀后,即得吸附劑WJ-I,該吸附劑含多糖和蛋白質(zhì)等成分,能吸附水溶液中的Cr(Ⅵ),吸附率最大可達98%,最大吸附量達9.34mg/g:嗜硝酸鹽假單孢菌能吸附鈷離子,并且能抵抗一價離子的干擾 。藍細菌是一群種類繁多、分布廣泛的光能營養(yǎng)菌。過去由藻類學(xué)家對它們進行研究、分類,通常稱為藍(綠)藻。但由于它們的原核特征,在1996年出版的《細菌名稱》中,已將“藻”字改為“藍細菌”。螺旋藍細菌屬、念珠藍細菌屬和魚腥藍細菌屬中的一些菌株對重金屬有良好的吸附能力。盤狀螺旋藍細菌能很快的從金—硫脲溶液中去除金,并不受pH值的影響;最大螺旋藍細菌吸附鎘時,最大吸附量可達 43.63mgCd/g活細胞和37.00 g干細胞。利用念珠藍細菌Nostoc已經(jīng)制成一種供商業(yè)用途的生物吸附劑AlgaSORBs,可吸附多種金屬。用堿提取的極生藍細菌(Phorm/d/um w.Merkmum BUD30501)能夠從Cd溶液中吸收超過9o%的Cd 離子,所吸附的金屬可占生物體干重的18%(w/w),它也能夠從混合溶液中吸附金屬離子Cd2+、 CO2+、Cu2+、Ni2+。用滿江紅魚腥藻來吸附低濃度鈾時,可迅速的使廢水中的鈾從5.5mg/L降至0.05mg/L,一些常見離子如 Li+、Na+、K+、NH4+、C1-、SO42-、NO3-對吸附無影響 。其它的細菌,如藤黃微球菌、紫紅小單孢菌 、伊紐小單孢菌也能夠快速地吸附水中的金屬。
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