酵母菌對三價鉻的生物吸附

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簡介： 本文簡要說明了鉻污染的來源及危害，以及處理三價鉻的主要方法：著重闡述了生物吸附技術(shù)；根據(jù)實驗結(jié)果，得出其最佳的運行參數(shù)為：當(dāng)PH值為6時，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。常見離子Na+,Ca2+,Mg2+,Cl- ,等對吸附影響不大。在一定濃度范圍內(nèi)酵母菌對三價鉻的吸附符合Freundlich和Langmuin等溫吸附模型。
關(guān)鍵字：酵母菌 三價鉻 生物吸附

本文簡要說明了鉻污染的來源及危害，以及處理三價鉻的主要方法：著重闡述了生物吸附技術(shù)；根據(jù)實驗結(jié)果，得出其最佳的運行參數(shù)為：當(dāng)PH值為6時，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。常見離子Na+,Ca2+,Mg2+,Cl- ,等對吸附影響不大。在一定濃度范圍內(nèi)酵母菌對三價鉻的吸附符合Freundlich和Langmuin等溫吸附模型。

關(guān)鍵詞：酵母菌，三價鉻，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。鉻有多種價態(tài)，其中僅三價鉻與六價鉻具有生物意義。鉻是人體必需的微量元素，它與脂類代謝有密切聯(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，人體會出現(xiàn)鉻缺乏癥，影響糖類及脂類代謝。若大量的鉻污染環(huán)境，則危害人體健康。鉻的價態(tài)不同，人體吸收鉻的效率也不一樣，胃腸道對三價鉻的吸收比六價鉻低，六價鉻在胃腸道酸性條件下可還原為三價鉻，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鉻。六價鉻和毒性比三價鉻高100倍左右。三價鉻和六價鉻對水生生物都有致死作用。鉻在魚體內(nèi)累積。三價鉻對魚類毒害比六價鉻大。試驗表明，水中含鉻在 1ppm時，可刺激水生物生長，在1～10ppm時會使水生生物生長受抑制，達(dá)到100ppm時，幾乎完全使水生生物生長停止，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，引起過敏性皮炎或濕疹，濕疹的特征多呈小塊，錢幣狀，以亞急表現(xiàn)為主，呈紅斑、浸潤、滲出、脫屑、病程長，久而不愈；由呼吸進(jìn)入，對呼吸道有刺激和腐蝕作用，引起鼻炎、咽炎、支氣管炎，嚴(yán)重時使鼻中隔糜爛，甚至穿孔。鉻還是致癌因子。

2.含鉻廢水的來源

鉻及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(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)部門分布點多而廣，每天排出大量含鉻廢水。電鍍廢水的鉻主要來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鉻和六價鉻，它們在水體中的遷移轉(zhuǎn)化有一定的規(guī)律性。三價鉻主要被吸附在固體物質(zhì)上面而存在于沉積物中；六價鉻多溶于水中，而且是穩(wěn)定的，只有在厭氧的情況下，才還原為三價鉻。三價鉻的鹽類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，主要是六價鉻。環(huán)境中的三價鉻和六價鉻可以相互轉(zhuǎn)化，所以近來規(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)六價鉻的含量。

3.電鍍等工業(yè)排放的含鉻廢水，常見的處理方法有：
（1）高PH值下降，三價鉻轉(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是處置有毒廢物費用較高，需要化學(xué)試劑還原六價鉻以及三價鉻還原不完全等。同時回收鉻酸代價過高。為了克服這些缺點，因考慮采用廉價的材料除去三價鉻。

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新核技術(shù)與其它同類技術(shù)相比（如蒸發(fā)、沉淀、活性炭吸附、離子交換樹脂、電滲析等）具有以下優(yōu)點：
① 在低濃度下，金屬可以被吸附量較小；
② 對鈣、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，運行費用低；
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，處理困難或費用偏高，而使用易得、價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）作生物吸附劑，可有效去除重金屬離子。自然環(huán)境中通過生物吸附作用在食物鏈中起到對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)行對數(shù)轉(zhuǎn)換，得到：

logq=logK+1/N×logC

q和C的對數(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—吸附平衡時金屬離子的濃度
V—發(fā)生吸附時體系的體積



Cr(Ⅲ)達(dá)到吸附平衡的接觸時間為60mm；達(dá)到最大吸附量的pH值范圍為Cr(Ⅲ)為6；對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，而對某種金屬離子的吸附容量卻隨之降低；本試驗中所有的生物吸附都遵循Langmuir等溫方程。
文章提供：汪 青 電話：0551-3625087