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酵母菌對(duì)三價(jià)鉻的生物吸附
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簡(jiǎn)介: 本文簡(jiǎn)要說(shuō)明了鉻污染的來(lái)源及危害,以及處理三價(jià)鉻的主要方法:著重闡述了生物吸附技術(shù);根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出其最佳的運(yùn)行參數(shù)為:當(dāng)PH值為6時(shí),吸附效果最好,振蕩60min吸附基本可達(dá)平衡。一般是在常溫下。常見(jiàn)離子Na+,Ca2+,Mg2+,Cl- ,等對(duì)吸附影響不大。在一定濃度范圍內(nèi)酵母菌對(duì)三價(jià)鉻的吸附符合Freundlich和Langmuin等溫吸附模型。
關(guān)鍵字:酵母菌 三價(jià)鉻 生物吸附
本文簡(jiǎn)要說(shuō)明了鉻污染的來(lái)源及危害,以及處理三價(jià)鉻的主要方法:著重闡述了生物吸附技術(shù);根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出其最佳的運(yùn)行參數(shù)為:當(dāng)PH值為6時(shí),吸附效果最好,振蕩60min吸附基本可達(dá)平衡。一般是在常溫下。常見(jiàn)離子Na+,Ca2+,Mg2+,Cl- ,等對(duì)吸附影響不大。在一定濃度范圍內(nèi)酵母菌對(duì)三價(jià)鉻的吸附符合Freundlich和Langmuin等溫吸附模型。
關(guān)鍵詞:酵母菌,三價(jià)鉻,生物吸附
1.鉻的危害
鉻(Cr)遍布于自然界,在水體和大氣中均含有微量的鉻。鉻有多種價(jià)態(tài),其中僅三價(jià)鉻與六價(jià)鉻具有生物意義。鉻是人體必需的微量元素,它與脂類(lèi)代謝有密切聯(lián)系,能增加人體內(nèi)膽固醇的分解和排泄,是機(jī)體內(nèi)葡萄糖能量因子中的一個(gè)有效成分,能輔助胰島素利用葡萄糖。如食物不能提供足夠的鉻,人體會(huì)出現(xiàn)鉻缺乏癥,影響糖類(lèi)及脂類(lèi)代謝。若大量的鉻污染環(huán)境,則危害人體健康。鉻的價(jià)態(tài)不同,人體吸收鉻的效率也不一樣,胃腸道對(duì)三價(jià)鉻的吸收比六價(jià)鉻低,六價(jià)鉻在胃腸道酸性條件下可還原為三價(jià)鉻,大量攝入鉻可以在體內(nèi)造成明顯的蓄積。
鉻中毒主要是指六價(jià)鉻。六價(jià)鉻和毒性比三價(jià)鉻高100倍左右。三價(jià)鉻和六價(jià)鉻對(duì)水生生物都有致死作用。鉻在魚(yú)體內(nèi)累積。三價(jià)鉻對(duì)魚(yú)類(lèi)毒害比六價(jià)鉻大。試驗(yàn)表明,水中含鉻在 1ppm時(shí),可刺激水生物生長(zhǎng),在1~10ppm時(shí)會(huì)使水生生物生長(zhǎng)受抑制,達(dá)到100ppm時(shí),幾乎完全使水生生物生長(zhǎng)停止,瀕于死亡。由于侵入途徑不同,臨床表現(xiàn)也不一樣。飲用被含鉻工業(yè)廢水污染的水,可致腹部不適及腹瀉等中毒癥狀;鉻為皮膚變態(tài)反應(yīng)原,引起過(guò)敏性皮炎或濕疹,濕疹的特征多呈小塊,錢(qián)幣狀,以亞急表現(xiàn)為主,呈紅斑、浸潤(rùn)、滲出、脫屑、病程長(zhǎng),久而不愈;由呼吸進(jìn)入,對(duì)呼吸道有刺激和腐蝕作用,引起鼻炎、咽炎、支氣管炎,嚴(yán)重時(shí)使鼻中隔糜爛,甚至穿孔。鉻還是致癌因子。
2.含鉻廢水的來(lái)源
鉻及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,是冶金工業(yè)、金屬加工電鍍、制革、油漆、顏料、印染、制藥、照相制版等行業(yè)必不可少的原料。這些工業(yè)部門(mén)分布點(diǎn)多而廣,每天排出大量含鉻廢水。電鍍廢水的鉻主要來(lái)自于鍍件鈍化后的清洗工序,由于工藝技術(shù)的要求,一般水體中其它成分的含量較少。水體中鉻污染主要是三價(jià)鉻和六價(jià)鉻,它們?cè)谒w中的遷移轉(zhuǎn)化有一定的規(guī)律性。三價(jià)鉻主要被吸附在固體物質(zhì)上面而存在于沉積物中;六價(jià)鉻多溶于水中,而且是穩(wěn)定的,只有在厭氧的情況下,才還原為三價(jià)鉻。三價(jià)鉻的鹽類(lèi)可在中性或弱堿溶液中水解,生成不溶解于水的氫氧化鋁而沉水體底泥。在工業(yè)廢水中,主要是六價(jià)鉻。環(huán)境中的三價(jià)鉻和六價(jià)鉻可以相互轉(zhuǎn)化,所以近來(lái)規(guī)定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),傾向于根據(jù)鉻的總含量,而不是根據(jù)六價(jià)鉻的含量。
3.電鍍等工業(yè)排放的含鉻廢水,常見(jiàn)的處理方法有:
(1)高PH值下降,三價(jià)鉻轉(zhuǎn)換為氫氧化鉻沉淀;
(2)不溶解的金屬氧化物沉積;
(3)處理脫水污泥
(4)電解法
上述方法的主要缺點(diǎn)是處置有毒廢物費(fèi)用較高,需要化學(xué)試劑還原六價(jià)鉻以及三價(jià)鉻還原不完全等。同時(shí)回收鉻酸代價(jià)過(guò)高。為了克服這些缺點(diǎn),因考慮采用廉價(jià)的材料除去三價(jià)鉻。
4.生物材料吸附法
非活體生物材料能快速結(jié)合金屬離子,可用于貴金屬的回收、金屬的富集以及從水體中去除重金屬離子。生物吸附作為處理重金屬污染的一項(xiàng)新核技術(shù)與其它同類(lèi)技術(shù)相比(如蒸發(fā)、沉淀、活性炭吸附、離子交換樹(shù)脂、電滲析等)具有以下優(yōu)點(diǎn):
① 在低濃度下,金屬可以被吸附量較?。?br />② 對(duì)鈣、鎂離子吸附量較小;
③ 處理效率高;
④ PH值和溫度條件范圍寬;
⑤ 投資小,運(yùn)行費(fèi)用低;
⑥ 可有效地回收一些貴重金屬。
因此在“修復(fù)”受重金屬污染的工業(yè)流出物中有廣闊的應(yīng)用前景,尤其是對(duì)于重金屬含量在100mg/l以下的水體,采用其它方法去除金屬離子,處理困難或費(fèi)用偏高,而使用易得、價(jià)廉的原材料一某些工業(yè)的廢棄物(如發(fā)酵的副產(chǎn)物)或自然界大量存在的生物(如藻類(lèi))作生物吸附劑,可有效去除重金屬離子。自然環(huán)境中通過(guò)生物吸附作用在食物鏈中起到對(duì)衡量金屬離子的積累。
生物吸附的機(jī)理和模型
生物材料對(duì)金屬離子的結(jié)合機(jī)理有吸附和離子交換。吸附模型有Langmuir等溫吸附模型和Freundlich等溫吸附模型。
前者的表達(dá)式為:q=qmax KLC/(1+ KLC) (1)
后者為: q=KC1/N (2)
式中: q—吸附量(μmol/g)
qmax—最大吸附量
KL—吸附平衡常數(shù)
C—吸附平衡后的金屬離子的濃度(μmol/g)
K—常數(shù)
將(1)式轉(zhuǎn)換一下,可得到期/q—1/C的線性關(guān)系式:
1/q=1/ qmax+1/ KLqmax×1/C
截矩為1/ qmax,斜率為1/ qmaxKL,只要得到吸附平衡時(shí)生物材料的吸附量和相應(yīng)的平衡濃度,在不同的金屬濃度下操作幾次,對(duì)q、C的雙倒數(shù)進(jìn)行線性回歸,從斜率和截矩得到最大吸附量和吸附平衡常數(shù)。將(2)式進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換,得到:
logq=logK+1/N×logC
q和C的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系,此式在高濃度下不成立。吸附量可由下式得到:
q=(C0V0-CV)/m
式中: m—吸附劑的質(zhì)量
C0—加入的金屬離子的濃度
V0—加入的溶液的體積
C—吸附平衡時(shí)金屬離子的濃度
V—發(fā)生吸附時(shí)體系的體積
Cr(Ⅲ)達(dá)到吸附平衡的接觸時(shí)間為60mm;達(dá)到最大吸附量的pH值范圍為Cr(Ⅲ)為6;對(duì)所有被研究的金屬離子,吸附量隨著生物量上升到10g/L而增加,之后便趨于穩(wěn)定,而對(duì)某種金屬離子的吸附容量卻隨之降低;本試驗(yàn)中所有的生物吸附都遵循Langmuir等溫方程。
文章提供:汪 青 電話(huà):0551-3625087
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