細(xì)菌生物吸附劑
1 來(lái)源。細(xì)菌是地球上最豐富的微生物,地球上的總生物量約為1018g,細(xì)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(lái)自于真菌外,大多來(lái)自于細(xì)菌;還有一些酶類的生產(chǎn),如洗衣粉中的酶,大多是嗜堿細(xì)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(xì)菌。而用來(lái)吸附去除重金屬的細(xì)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(lái)的對(duì)重金屬有耐受性的細(xì)菌菌株和工業(yè)生產(chǎn)中的廢菌體。
2 細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)特性。細(xì)菌細(xì)胞壁中有一堅(jiān)硬的層,主要用于支撐細(xì)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(yáng)性菌中,細(xì)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(gè)細(xì)胞表面帶負(fù)電荷,而且影響著離子穿過(guò)細(xì)胞壁的途徑。在革蘭氏陰性菌中,肽聚糖占細(xì)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(xì)菌與重金屬的吸附作用位點(diǎn)是細(xì)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(xì)菌對(duì)重金屬的吸附。芽孢桿菌屬的菌株都有強(qiáng)大的吸附金屬的能力。用地衣芽孢桿菌R08吸附Pd2+時(shí),45min吸附量可達(dá)224.8mg/g。多粘牙孢桿菌對(duì)銅有潛在的吸附能力,吸附量可達(dá)62.72mg/g 。蘇云金桿菌不僅可用作生物農(nóng)藥,而且對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(dá)98%,最大吸附量達(dá)9.34mg/g:嗜硝酸鹽假單孢菌能吸附鈷離子,并且能抵抗一價(jià)離子的干擾 。藍(lán)細(xì)菌是一群種類繁多、分布廣泛的光能營(yíng)養(yǎng)菌。過(guò)去由藻類學(xué)家對(duì)它們進(jìn)行研究、分類,通常稱為藍(lán)(綠)藻。但由于它們的原核特征,在1996年出版的《細(xì)菌名稱》中,已將“藻”字改為“藍(lán)細(xì)菌”。螺旋藍(lán)細(xì)菌屬、念珠藍(lán)細(xì)菌屬和魚腥藍(lán)細(xì)菌屬中的一些菌株對(duì)重金屬有良好的吸附能力。盤狀螺旋藍(lán)細(xì)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(lán)細(xì)菌吸附鎘時(shí),最大吸附量可達(dá) 43.63mgCd/g活細(xì)胞和37.00 g干細(xì)胞。利用念珠藍(lán)細(xì)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(lán)細(xì)菌(Phorm/d/um w.Merkmum BUD30501)能夠從Cd溶液中吸收超過(guò)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(lái)吸附低濃度鈾時(shí),可迅速的使廢水中的鈾從5.5mg/L降至0.05mg/L,一些常見(jiàn)離子如 Li+、Na+、K+、NH4+、C1-、SO42-、NO3-對(duì)吸附無(wú)影響 。其它的細(xì)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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