生物吸附
生物吸附剂及其应用
ｗａ ｔ ｗａ ｅ ｒ ａ ｍ ｅ ｔｆ ｒｐ ｅ ｉ ｕ ｔ ｌｒ ｃ ｖ ｒ ． Ｔｈ ｓ ｒ ｖ ｅ ｒ ｐ ｒ ｓ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｃ ｉ ｉｉｓ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ — ｓ ｅ ｔ ｒ ｔｅ ｔ ｎ ｏ ｒ ｃｏ ｓ ｍｅ ａ ｅ ｏ ｅ ｙ ｉ ｅ ｉｗ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｔｖ ｔｅ ｎ ｅ ｅｏ
活性污 泥 为 吸 附剂 去 除废 水 中 的 Ｐ 。 ｕ 。此后 ，国
内外研 究者 围绕 生物 吸附剂 进行 了广 泛而深 入 的研 究 。早 期 的生物 吸附剂 主要 指微 生物 ，如 原核微 生
重金属污水处理新趋势——生物吸附
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Ｊ ＯＵＲＮＡＩ ＯＦ ＳＨＡＮＧＨ ＡＩＳＨＩ Ｐ ＡＮＤ ＳＨＩ ＰＩ Ｐ ＮＧ ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ ＮＳ ＴＵＴＥ Ｉ ＴＩ
文 章 编 号 ：６ ４５ ４ （ ０ ２ ０ —０ ７０ １ ７ —９ ９ ２ １ ） １０ ６ —５
态环 境后 ， 其特 性有 别 于其 它 污染物 ， 因为其具 有 非常稳 定 及 不可 降 解 的特性 将 产 生极 大 的危 害 ， 通 过食 并
物链 的作用 不 断地 向更高 的 营养级 富集 ， 导致 在最 高 营养 级 的生 物体 中以数 千 万倍 的含 量 富集 。若 这 些 重 金属进 入 生物体 ， 将产 生更严 重 的毒 害作用 。 必 早 期 的研究 者希 望通 过 寻找低廉 的吸附材 料 ， 吸附法 的 大规 模应 用 成 为可 能 。１ ９ 使 ９ ０年 ， ｌｓ ｙ 首 Ｖｏｅｋ 次观察 到 某些活 体微 生物 具有 积 累金属 元素 的能 力 。进 一 步 的研 究 发现 ， 生 物死 体也 能通 过 物理 化 学方 微 式 被 动地结 合金 属离 子 。１ ９ ９ ５年 ， ｌｓ ｙ Ｖｏｅ ｋ ￣Ｈｏａ ［ 研 究发 现 生物 吸附材 料对 金属 离子 所 表现 出的行 为 与 ｌｎ２ ］ 微 生物 细胞 壁 的化 学 组分有 关 ， 总结 了各类 生 物体 对重 金属 的吸 附能 力 ， 后续研 究 奠 定 了基础 。１ ９ 为 ９ ９年 ， Ｂ ｉ ｙ等 总结 了各 种廉 价 吸附材 料 的吸 附 能 力 ， 究 对 象 中包 括 木 质 素 、 聚 糖 、 皮 、 酸 盐 、 ａｌ ｅ 研 壳 树 黄 沸石 、 黏 土、 泥煤 苔 、 海藻及 生 物死体 等 吸附材 料 。各类 吸 附材料 对重 金属 的 吸附能 力 见表 １ 。
生物吸附
生物吸附利用微生物体本身的化学结构及其成分特性来吸附溶于水中的金属离子,再通过固液两相分离来去除水溶液中金属离子。
微生物吸附金属的流程示意生物吸附金属的机理较复杂,按是否消耗能量可分为活细胞吸附与死细胞吸附2 种。
活细胞吸附分2 个阶段。
第1 阶段与代谢无关,为生物吸附过程,进行较快,在此过程中,金属离子可通过配位、螯合与离子交换、物理吸附及微沉淀等作用中的一种或几种复合至细胞表面;第2 阶段为生物积累过程,进行较慢,在此过程中,金属被运送至细胞内。
目前,国内外已提出的金属运行机制有细胞质过氧化、主动运输、载体协助运输、复合物渗透、被动扩散及软硬酸碱理论( HSAB) 等。
生物积累过程和细胞代谢直接相关,因此,许多影响细胞生物活性的因素都能影响金属的吸附。
死细胞吸附过程只存在生物吸附作用。
由于废水中要去除的离子大多是有毒、有害的金属或放射性金属,会抑制生物的活性,甚至使其中毒死亡,且生物的新陈代谢作用受温度、p H 值、能源等诸多因素的影响,因此,生物积累在实际应用中受到很大限制。
实际吸附过程中,活细胞的吸附量并不一定比死细胞大。
赵玲等用海洋赤潮生物原甲藻( Prorocent rum micans ) 活体和死体对Cu2 + , Pb2 + ,Ni2 + ,Zn2 + ,Ag2 + 与Cd2 + 的吸附能力进行了研究,结果证明,金属离子混合液经原甲藻吸附30 min 后,各离子的浓度显著下降且达到平衡。
原甲藻的活体和死体对这6 种金属离子具有相似的吸附能力。
生物吸附的机理往往因菌种、金属离子的不同而异, 但其主要发生的是细胞壁上的官能团—COOH , —N H2, —SH , —OH , —PO4-3等与金属离子的结合或以其它方式的配位。
根据微生物从溶液中去除金属的方式不同,生物吸附可分为以下几种: (1) 胞外富集/ 沉淀; (2) 细胞表面吸附或络合; (3) 胞内富集。
其中细胞表面吸附或络合对死活微生物都存在,而胞内和胞外的大量富集往往要求微生物具有活性。
(完整版)第五章生物吸附剂与重金属的生物处理
第五章生物吸附剂与重金属污染的生物处理重金属污染主要来自燃料燃烧、施用农药、采矿冶金以及生产工业无机化学品、颜料、油漆、铀、电镀、石油精炼等的生产废水和废弃物的渗滤液；重金属污染主要指汞、砷、铅、锡、锑、铜、镉、铬、镍、钒等。
这些元素以各种各样的化学形态存在于空气、水体和土壤中。
重金属不仅对水生生物构成威胁，而且可通过食物链积累到较高浓度，并最终危害到人类的健康和生存。
重金属被生物体吸收后，除以单个离子存在外，还可与生物体内的蛋白质、脂肪酸、羧酸及磷酸结合，形成有机酸盐、无机酸盐和螯合物。
重金属在水体中不但不能被生物利用降解，且某些重金属还可在微生物的作用下转化为毒性更强的有机态，如甲基汞。
因此，各国对于重金属的污染均给予了高度重视，并采取水体重金属污染源头控制和工程治理相结合的防治对策。
以往人们对环境中重金属污染治理常采用物理化学方法(吸附、沉淀、离子交换、电解、膜分离、氧化还原等)，虽然能够将重金属从水体中去除，但成本较高，且易引起二次污染；当水体中的重金属浓度较低时，不仅去除率不高，还存在运行费用高的问题。
为了满足人们对环境质量日益严格的要求，研究的重点巳集中在新兴的生物环境治理领域---生物吸附技术应用愈来愈受到人们的关注。
生物吸附是利用生物体及其衍生物来吸附水体中重金属的过程。
重金属离子对生物体有很强的毒害作用，超过一定的浓度就会抑制生物生长或使生物体死亡；有些微生物如藻类、细菌、真菌本身或是经过驯化后对重金属有一定的耐受性，能够去除水中重金属离子。
现有的研究表明，与传统的处理方法相比，生物吸附技术具有如下优点：在低浓度下重金属可被选择性地去除；节能、处理效率高；操作时的pH 值和温度条件范围宽；易于分离回收重金属；吸附剂易再生利用。
第一节生物吸附处理重金属污染的原理和机制重金属污染的生物处理技术是利用生物作用、削减、净化土壤和水体中的重金属或降低重金属毒性。
一些重金属离子长期在环境中积累，使得环境中的一些微生物形成了对较强的对重金属污染的耐受性，它们作为特殊的群体在环境中长期存在，它们对重金属产生了一定的抗性。
生物吸附
汞、铝、铬的生物吸附
海藻生物吸附剂也可以吸附汞、铝、铬等 离子。
铅
全球每年消耗量3000Kt，40%用于蓄电 池和电池生产，20％用作汽油添加剂，12％ 用于建筑结构中，6％用于电缆外包物，5％用 于弹药，17％其它用途。 是代谢毒物和酶抑制剂，有机铅毒性大于 无机铅，儿童敏感，影响智力发育。
隔
用于电镀、颜料、塑料稳定剂、银隔电池 以及合金生产等。 隔的主要危害是骨损伤，致骨骼软化萎缩， 易发生骨折。
生物吸附剂的种类及制备
根据来源，分为 细菌吸附剂 真菌吸附剂 藻类吸附剂 一般将其它工业发酵的微生物细胞收集起来， 用于生物吸附剂的制备。
细菌生物吸附剂制备
使用非活性细菌细胞，先将菌体转化为离 子交换树脂或活性碳颗粒状再应用。颗粒体应 具备一定强度，孔径，亲水性和对腐蚀性化学 品的抵抗力。通过固定化工艺制备颗粒状细菌 生物吸附剂。常用明胶、纤维素、二氧化硅、 海藻酸钠、聚丙烯酰胺、胶原、戊二醛和金属 氢氧化物沉淀等材料进行固定。
细胞转化
是指微生物代谢产生的及细胞自身的一些 还原性物质将氧化态毒性金属离子还原为无毒 性的沉淀。微生物通过氧化－还原，甲基化－ 去甲基化等作用转化重金属。
吸收
主动吸收和被动吸收。被动吸收是指细胞 表面覆盖的胞外多糖、细胞壁上的磷酸根、羧 基、巯基、胺基等基团以及胞内的一些化学基 团与金属间的接合。这是一个物化过程，与细 胞活性无关，速度很快。用微生物处理金属废 水时，被动吸收是细胞吸收的主要形式。
1950年代日本九州水俣市及其附近地区，氮肥厂排出的含汞废 水污染海水，汞受水底微生物作用而转化为甲基汞。水俣湾附近 渔村陆续出现神经系统疾病患者，1956年报道的首批病人，主 要症状为肢端麻木、感觉障碍、视野缩小。以后在患者中陆续发 现上肢震颤、共济失调、发音困难、视力和听力障碍、智力低下、 精神失常等临床所见。经过调查证实该病是长期食用被甲基汞污 染的鱼类和贝类所致的甲基汞中毒，并定名为水俣病。据报道70 年代日本正式确定为水俣病的病人达784名，有103名已死亡， 另外尚有约3000名属可疑病人。甲基汞可通过胎盘进入胎儿体 内致先天性水俣病。也可通过母乳进入婴儿体内。
吸附的分类
吸附的分类吸附是一种物质与另一种物质之间的作用力，使得前者能够附着在后者的表面上。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
一、物理吸附物理吸附又称为低温吸附，是指在较低温度下发生的吸附现象。
物理吸附的特点是吸附剂与被吸附物之间的作用力较弱，主要是范德华力。
物理吸附通常发生在气体与固体之间或液体与固体之间的接触界面上。
物理吸附在许多领域都有广泛的应用。
例如在环境保护方面，物理吸附可以用来去除空气中的污染物。
通过将活性炭等吸附剂暴露在空气中，吸附剂表面的孔隙结构能够有效地吸附并去除空气中的有害气体。
此外，物理吸附还可以用于气体的分离和储存。
在工业领域，物理吸附可以用来提取和纯化天然气中的甲烷等有用物质。
二、化学吸附化学吸附是指在较高温度下发生的吸附现象。
化学吸附的特点是吸附剂与被吸附物之间的作用力较强，主要是化学键的形成。
化学吸附通常发生在气体与固体之间或液体与固体之间的接触界面上。
化学吸附在许多领域都有重要的应用。
例如在催化剂领域，化学吸附是催化反应发生的基础。
催化剂通过吸附反应物分子，使其形成中间体，从而促进反应的进行。
化学吸附还可以用于废水处理和储能技术等方面。
通过将吸附剂放入废水中，吸附剂表面的活性位点能够与废水中的污染物发生化学反应，将其转化为无害物质。
在储能技术中，化学吸附可以用来储存氢气等能源，以便在需要时释放出来。
除了物理吸附和化学吸附之外，还有其他一些特殊类型的吸附。
例如生物吸附是指生物体对某些物质的吸附作用。
生物吸附广泛应用于生物工程和环境科学领域，用于废水处理、生物传感器等方面。
另外，离子交换吸附是指通过离子交换树脂等吸附剂，将溶液中的离子吸附下来并释放出其他离子。
离子交换吸附在水处理和药物制剂等领域有重要的应用。
吸附作为一种物质间的作用力，具有广泛的应用。
不论是物理吸附、化学吸附还是其他特殊类型的吸附，都在各个领域发挥着重要的作用。
通过研究吸附的机理和特性，我们可以更好地利用吸附现象来解决实际问题，推动科技的发展和社会的进步。
生物接触氧化法
生物接触氧化法生物接触氧化法的处理流程通常包括三个阶段：生物吸附、生物氧化和生物絮凝。
在生物吸附阶段，废水中的有机物被微生物吸附并固定在微生物表面；在生物氧化阶段，微生物利用氧气将有机物氧化分解为水和二氧化碳；在生物絮凝阶段，微生物通过自身代谢产生絮凝剂，将废水中的悬浮物和重金属离子沉降下来。
生物接触氧化法的优点有：处理效率高、占地面积小、操作简单、运行稳定、抗冲击能力强等。
其缺点是：对水质和温度的要求较高，需要定期维护和更换滤料。
生物接触氧化法在处理不同类型的废水时也有着广泛的应用。
例如，对于生活污水，生物接触氧化法可以将其中的有机物和氨氮等污染物有效去除；对于工业废水，生物接触氧化法可以通过调整工艺参数来处理其中的不同污染物。
生物接触氧化法是一种高效、环保、节能的废水处理技术，在未来的发展中，需要进一步研究和改进其工艺参数和运行条件，以更好地适应不同类型的废水处理需求。
生物接触氧化法及其研究进展生物接触氧化法是一种高效、环保的废水处理技术，通过菌类和微生物的催化作用，将有机污染物转化为无害物质。
本文将介绍生物接触氧化法的基本原理、应用领域以及近年来的研究进展。
一、生物接触氧化法的基本原理生物接触氧化法的基本原理是利用微生物的酶系统，将废水中的有机污染物氧化分解为二氧化碳和水。
该方法是一种活性污泥法，通过在曝气池中添加填料，增加微生物附着面积，提高氧传质效率，从而提高了处理效果。
生物接触氧化法具有较高的污染物去除率和较低的运行成本，同时能够适应各种环境条件。
在处理过程中，微生物通过吸附和降解有机物获得能量，维持生命活动，从而实现废水的净化。
二、生物接触氧化法的应用领域生物接触氧化法在多个领域得到广泛应用，如工业废水处理、城市污水处理、农业废水处理等。
在工业废水处理方面，生物接触氧化法能够高效去除难降解有机物，提高废水处理效率。
在城市污水处理方面，该方法能够实现污水的高效脱氮除磷，提高水质。
在农业废水处理方面，生物接触氧化法能够去除废水中大量的有机物质，减少水体污染。
生物科技-生物吸附剂及其吸附性能研究进展 精品
生物吸附剂及其吸附性能研究进展黄娜（华南师范大学化学与环境学院环境科学专业，广州 510006）摘要:用微生物体来吸附水中的重金属是一项新兴的废水生物处理技术。
藻类、细菌、真菌等是生物吸附剂的来源,它们对多种重金属都有较好的吸附去除效果。
文章从细胞壁的结构特性概述了藻类、细菌、真菌等对重金属吸附的机理,介绍了它们的吸附性能。
关键词:微生物生物吸附剂重金属废水处理现代工业的发展会产生大量含重金属废水,重金属进入生态环境后,不像有机物那样能被降解,而是通过食物链进一步富集,对环境和人体健康造成危害,如震惊世界的水俣病、骨痛病事件。
人们处理废水中的重金属一般采用物理化学方法(沉淀、离子交换、吸附、电解、膜分离、氧化还原等),当水中的重金属浓度较低时,不仅去除率不高,还存在运行费用高的问题[1]。
目前新兴的去除技术———生物吸附技术,愈来愈受到人们的关注。
生物吸附是利用生物体及其衍生物来吸附水中重金属的过程。
重金属离子对生物体有很强的毒害作用,超过一定的浓度就会抑制生物生长或使生物体死亡,有的微生物如某些藻类、细菌、真菌,本身或是经过驯化以后对重金属有一定的耐受性,能够除去水中的重金属离子。
与传统的处理方法相比,生物吸附具有以下优点[2]:(1)在低浓度下,金属可以被选择性的去除;(2)节能、处理效率高;(3)操作时的ｐＨ值和温度条件范围宽;(4)易于分离回收重金属;(5)吸附剂易再生利用。
1 藻类生物吸附剂1.1来源。
全球已知的藻类约4万种,在自然界中分布甚广,绝大多数为水生或生长在阴暗的岩石、墙角、树杆和土壤等表面,是最容易观察到的一种微生物,常常用来指示水体、生态系统及营养条件的变化。
研究发现,藻类细胞具有吸附重金属的能力。
因此,可选择吸附性能良好的藻类作为吸附剂的生产原料,如海藻,其数量大,容易收集,有一些地方还可人工培养,尤其在沿海地区,来源十分丰富。
1.2细胞壁结构特性。
当微生物体暴露在金属溶液中时,金属离子直接接触的是细胞壁,微生物细胞壁的化学组成和结构决定着金属与它的相互作用特性。
细菌学中的生物吸附技术
细菌学中的生物吸附技术生物吸附技术是一项重要的环境保护技术，广泛应用于工业废水处理、废气处理、生态修复等领域。
在细菌学中，生物吸附技术也是一种重要的细胞工程技术，可用于细胞培养、分离纯化、蛋白质纯化等方面。
什么是生物吸附技术？生物吸附技术是指利用生物体表面的生化反应或生物结构的特点，使其对特定物质表现出的吸附能力进行利用的技术。
生物体表面具有种类多样、大量存在、可再生、具有高效选择性和高特异性等优点，可广泛应用于各个领域。
生物吸附技术可利用细胞壁、酵母菌、细胞表面蛋白、DNA 等材料进行吸附，达到纯化蛋白质、分离、鉴定、去除废物、保护环境等目的。
生物吸附技术在细菌学中的应用生物吸附技术是一项重要的细胞工程技术，广泛应用于细菌学中的细胞培养、分离纯化、蛋白质纯化等方面。
生物吸附技术在微生物学研究中，可用于分离纯化细菌、选择特定菌种、提高培养效率、克服细胞分离难度等方面。
常用的吸附材料有离子交换树脂、金属螯合树脂、亲和层析树脂等，这些树脂都是利用生物分子亲合性对目标分子的吸附特性进行分离纯化。
生物吸附技术的应用1、制备单克隆抗体单抗在医学研究和临床上有着重要的应用，特别是在肿瘤治疗和自身免疫性疾病治疗方面，单抗已成为重要的生物制药。
生物吸附技术可用于单抗制备中，即利用吸附树脂的亲和性将需要分离的蛋白质组分进行吸附，然后在这些组分中寻找筛选单克隆抗体的独特性质。
2、分离纯化酶生物吸附技术可用于分离纯化酶，通过对酶及其受体的亲和性进行吸附分离，从而得到纯化的酶。
3、快速检测细菌生物吸附技术可用于快速检测细菌，在细菌表面包被金属的吸附树脂上进行吸附，给予适当处理后，用显微镜观察吸附的颗粒物，即可得出纯化细菌。
结论生物吸附技术是一种快速、高效、经济的方法，已经在微生物学研究、制药、工业废水处理和环境保护等领域得到了广泛应用。
在细菌学中，生物吸附技术是一种重要的细胞工程技术，可用于细胞培养、分离纯化、蛋白质纯化等方面。
生物吸附剂
2.壳聚糖吸附剂的制备
优：含量高资源丰富
缺：细胞壁的主要成分, 与细胞内其他物质混在 一起，分离提取过程比 较复杂
壳聚糖吸附剂的吸附功能受改性剂的制备方法影响较大
E.g.
1)以壳聚糖为载体，正戊基为配基可建立新型疏水色谱填料 2)以壳聚糖为载体，戊二醛为交联剂获得不溶于稀酸的壳聚糖微球，可用于吸附牛血 清蛋白而用作生化分离材料 3)以冠醚作为交联剂与壳聚糖进行反应制备的壳聚糖，对重金属离子Au3+,Ag+,Pt41和 Pd2+具有较好的吸附性能 4)用香兰醛对壳聚糖改性，在重金属离子的吸附性能方面，对Cd2+,Zn2+的吸附符合 Langmuir及Freundlich公式，但对Pd2+的吸附不符合
• 真菌吸附剂中几丁质R2-NH和乙酰几丁质R-NH2在金属吸附中起 重要作用
• 壳聚糖吸附剂对金属离子除了螯合，络合等离子交换外，多数对 金属离子（如Cr3+,Zn2+,Cd2+,Ag+,Cu2+等）的吸附符合Lamgmuir等 纹饰，有典型的化学吸附行为，改性壳聚糖有时也有物理吸附行 为。
四.生物吸附剂的吸附机理
物理吸附：一般无选择性，主要由 范德华引力引起
化学吸附：有显著选择性，在固体 表面上形成化学键，涉及吸附分子 和吸附剂之间的电子交换与共有
生物吸附剂有时表现为物理吸附，多数 表现为分子吸附，离子交换被认为是生 物吸附的主要方式
• 藻类吸附剂中羧基，强酸性硫酸酯基（R-OSO3-）是重要的金属 吸附位点，与金属离子的交换特征和pH关系密切
生物吸附剂
生物吸附剂的基本概念 生物吸附剂的种类 生物吸附剂的制备
环境污染控制中的先进生物技术
环境污染控制中的先进生物技术近年来，环境污染成为全球关注的热点问题之一。
尤其是在快速城市化的进程中，污染排放量不断增大，如果不采取有效的控制措施，将带来不可逆转的后果。
环境污染对生态系统的影响是全方位的，涉及到土壤、水体、大气等多个方面。
针对不同的污染形式，科学家们开发出了多种环境污染控制技术。
其中，生物技术作为一项典型的绿色技术，因其高效、低成本、无副作用等特点受到了广泛关注。
生物技术是基于生命体系和生物过程进行的技术应用，其中又以生物降解和生物修复为主要手段。
生物降解主要指利用微生物、酶等生物体或其代谢产物，将难以分解的有机物分解成无害的物质。
比如，最早发现的土壤紫色杆菌就能分解苯等有害物质。
生物修复指利用生物，使受到污染的环境得到改善或恢复。
例如，利用湿地植物吸收水中的有害物质，或者利用根瘤菌固定氮肥等。
在生物技术中，先进生物技术是近年来的一个热门研究方向。
它主要是指将工程学、生物学、化学等不同学科的技术手段有机地结合起来，形成一套集成化、高效、环保、安全的新型技术的一类技术应用。
相对于传统生物技术而言，先进生物技术具有更高的应用价值和发展潜力。
先进生物技术在环境污染控制中的应用有很多，其中比较典型的有：1. 生物转化技术生物转化技术是一种利用生物选择性降解非天然物质的处理技术。
它不仅可以去除有机污染物，还可以在处理过程中将有机污染物转化为有机酸、二氧化碳等无毒或低毒的物质。
生物转化技术常用于对危险废物、工业废水等的处理。
2. 生物吸附技术生物吸附技术是利用微生物、菌体等生物附着和吸附污染物，以提高其去除效率的一种技术。
它不仅可以净化水源，还可以净化大气中的有害气体。
同时生物吸附技术还可以成为一种新型的废物处理方式。
3. 生物膜反应器技术生物膜反应器技术是利用某些生物在固定状态下的生长，进行污染物的降解。
这种技术主要应用于工业废水的处理。
传统废水处理技术通常需要在水中添加化学品进行处理，而生物膜反应器技术所需要的只是一些微生物即可。
生物碳质吸附剂对水中有机污染物的吸附作用及机理
生物碳质吸附剂对水中有机污染物的吸附作用及机理生物碳质吸附剂对水中有机污染物的吸附作用及机理1. 引言水是生命之源，但由于人类活动的影响，水资源受到了严重的污染。
水中有机污染物是一类常见的污染物，包括农药、化工废水和工业废水中的有机物质。
这些有机污染物不仅对生态环境造成危害，还对人类健康产生潜在风险。
因此，寻找一种高效、环保的去除水中有机污染物的方法具有重要意义。
2. 生物碳质吸附剂的概述生物碳质吸附剂是一种由生物质材料经过特定处理制得的吸附材料。
与传统的吸附剂相比，生物碳质吸附剂具有多孔、大比表面积和较强的亲水性等优势。
同时，生物碳质吸附剂还具有良好的生物可降解性，可以在使用后进行再生，降低了对环境的影响。
3. 生物碳质吸附剂对有机污染物的吸附作用生物碳质吸附剂通过其多孔结构和亲水性对水中的有机污染物进行吸附。
其多孔结构可提供更大的比表面积，增加污染物与吸附剂之间的接触面积，从而提高吸附效果。
亲水性使得生物碳质吸附剂能够快速吸附水中的有机污染物，并与其形成稳定的结合。
4. 生物碳质吸附剂的吸附机理4.1 疏水相互作用许多有机污染物是疏水性的，其吸附过程主要是通过疏水相互作用实现的。
生物碳质吸附剂表面的羟基和羧基可以形成氢键，与有机污染物之间形成疏水相互作用，从而使其被吸附。
4.2 π-π作用力π-π作用是一种特殊的相互作用力，即吸附剂表面的芳香环与有机污染物中的芳香环之间的相互作用。
这种相互作用力能够增加吸附剂对有机污染物的吸附能力。
4.3 静电吸附在水中，生物碳质吸附剂表面的羧基和酚羟基离子化，形成带负电荷的功能团。
而有机污染物中常含有带正电荷的功能团，因此可以通过静电吸附的方式吸附在生物碳质吸附剂表面。
5. 结论生物碳质吸附剂作为一种高效、环保的水处理材料，在去除水中有机污染物方面具有广阔的应用前景。
其独特的吸附作用机理为深入研究和应用提供了理论基础。
未来，可以进一步探究和优化生物碳质吸附剂的制备工艺和表面改性方法，以提高其吸附性能和再生利用效率。
吸附作用在生物系统和环境保护中的应用
吸附作用在生物系统和环境保护中的应用吸附是一种物理现象，指物质表面对其他物质的吸附作用。
在生物系统和环境保护中，吸附作用具有广泛的应用。
本文将探讨吸附作用在这两个领域中的应用。
一、生物系统中的应用吸附在生物系统中的应用主要是指生物体对外界物质的吸附。
由于生物体的分子结构及表面特性与物质的化学性质具有相互吸引的性质，生物体可以对悬浮在其周围的化合物、离子和分子产生吸附作用。
其中最典型的应用就是传统的活性炭吸附剂，用于水源水处理、废气治理和净化空气等。
活性炭吸附剂利用了其高的比表面积和孔洞结构，能够有效地吸附低分子量的有机物、重金属离子和气体。
因此，活性炭吸附剂广泛应用于处理煤气、污染水和空气中的甲苯、苯、甲醛等有害物质。
此外，吸附作用还广泛应用于生物制造领域。
在分离纯化生物大分子和细胞外分泌物中，吸附成为一种快速分离手段。
例如，核苷酸、蛋白质、抗体及细胞分泌物在吸附柱上静止相分离的纯化工艺具有很高的纯化效率，为生物大分子工程提供了强有力的工具。
二、环境保护中的应用吸附在环境保护中的应用非常广泛。
在水处理中，吸附是主要吸收艾滋病毒、有机物、重金属离子等的方法之一。
例如，淀粉、硅胶、纳米纤维膜等材料，在水中通过吸附方法降解有机物，起到了非常有效的消毒和清洁作用。
对于大气污染物的处理，吸附材料的种类更加多样。
常用的吸附材料包括活性炭、分子筛、纳米材料和生物降解材料等。
在这些材料中，纳米材料更加出色，因为其存在于纳米尺度下，具有较高的反应表面积和狭小的孔径效应。
例如，铁基和铜基纳米吸附材料对氧化氮和挥发性有机物的选择性吸附效果最好，可以在城市空气中去除空气中的有害物质。
因此，纳米材料可以广泛应用于空气净化、汽车尾气处理等。
吸附作用还可以用于土壤和动植物生态系统的保护。
它可以阻止有害化学物质被自然生态吞噬，使生态系统变得更加健康。
例如，蒙脱石可以吸附土壤中的有害物质，防止污染物沉积和生物富集，增加土壤肥力和保护植被生长。
吸附材料制备及性能评价研究
吸附材料制备及性能评价研究一、引言吸附材料作为一种常用的分离和纯化工艺，在工业和生活中有着广泛的应用。
吸附材料的制备和性能评价一直是材料科学研究的热点领域。
随着科学技术的不断发展，吸附材料的性能和应用也在不断地提高和拓展。
二、吸附材料制备（一）物理吸附法物理吸附法是指通过物理作用，将气体、液体或溶液中的分子吸附在材料表面。
常见的物理吸附材料有活性炭、分子筛等。
活性炭是一种多孔性材料，具有大量的微孔和介孔，能够吸收各种气体分子和化学物质。
分子筛则是一种由离子、大量孔道和微细通道组成的材料，能够高效地吸附分子。
（二）化学吸附法化学吸附法是指通过化学反应在材料表面修饰一定的官能团，使其具有与目标化合物相接近的亲和性。
常见的化学吸附材料有离子交换树脂、金属有机框架材料等。
离子交换树脂是一种通过吸附与树脂表面带电的离子相互反应的材料，能够分离和纯化各种离子物质。
金属有机框架材料则是一种由金属离子和有机配体组成的晶体材料，其具有高度可控性，能够用于分离和催化等领域。
（三）生物吸附法生物吸附法是指利用生物体或其代谢产物对目标物质进行捕集或选择性识别的方法。
常见的生物吸附材料有抗体、酶等。
抗体是一种高度特异性的生物大分子，能够与目标抗原形成键合物，用于医药和生物技术中的诊断和治疗。
酶则是一种具有催化作用的生物催化剂，能够选择性地催化目标物质的转化和纯化。
三、吸附材料性能评价（一）吸附性能评价吸附性能是吸附材料用于分离和纯化的重要指标之一。
常用的吸附性能评价指标包括吸附容量、吸附速率、选择性等。
吸附容量是指吸附材料单位质量或单位体积可吸附的目标物质量或体积。
吸附速率是指单位时间内吸附材料从液相中吸附目标物质的速率。
选择性是指吸附材料对目标物质与非目标物质的选择性差异，其越大表示吸附材料的分离效果越好。
（二）稳定性评价吸附材料在使用过程中需要具备一定的稳定性，否则会因材料的失效而导致吸附效果下降或失效。
常用的稳定性评价指标包括热稳定性、化学稳定性和机械稳定性等。
生物吸附-降解活性污泥法
第七讲⑸生物吸附-降解活性污泥法也称为AB法，不设初沉池，由A段和B段二级活性污泥系统串联组成，分别有独立的污泥回流系统。
AB法工艺对BOD、COD、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常规的活性污泥法，主要用于城市污水处理。
①系统组成：A段由A段曝气池与中沉池组成，B段由B段曝气池及终沉池组成，A、B两段分别设立污泥回流系统。
②AB法的基本原理AB法流程遵循以下两条基本原理：1）与单段系统相比，微生物群体完全隔开的两段系统能取得更高效和更稳定的处理效果；2）由于AB法不设初沉池，为此一个连续工作的A段，由于外界连续不断地接种具有很强繁殖能力和抗环境变化能力的短世代原核生物，提高了处理工艺的稳定性。
③AB法的工艺特点：a.不需设初沉池；b.A段具有高效和稳定的特点；c.A段和B段运行既独立又联系，可以根据出水水质特点和要求，灵活地调整运行参数；d.AB法具有一定的脱氮除磷功能；e.适合某些难降解有机废水的处理，在处理过程中，A段兼氧运行，可使长链大分子有机物变为短链小分子有机物，提高污水的可生化性，使B段处理效果提高；f.AB法的基建投资省，运行费用低，能耗少，处理效果好；g.易于实现分期建设，可先建A段，通过A段去除大多数有机物，部分达到削减有机物的环境质量要求，资金到位后，再续建B段；④AB法的变形工艺A-B（BAF）工艺：用具有高容积负荷的曝气生物滤池（BAF）代替AB滤池串联工艺。
BAF中的活性污泥不仅在滤料表面形成生物膜，在滤料间形成污泥层，对污水中的有机物能起到很好的吸附过滤作用；A-B（A/O）工艺：污水经A段去除部分有机物后，进入A/O的缺氧池，利用水中的有机物对来自好氧池的硝酸盐进行反硝化；A-B（A/A/O）工艺：将B段改为A/A/O法，这种工艺在A段具有进水负荷高，耐冲击负荷的优点，又具有A/A/O法对含碳有机物和氮磷去除效果好的特点；A-B（SBR）工艺：即，将B段改为序批式活性污泥法，使该段可以达到去除有机物以及氮磷的目的；A-B（氧化沟）工艺：将AB法的A段与氧化沟相结合，以节省B段用地，多用于改建或扩建工程，可达到除磷脱氮、出水水质好的目的。
生物吸附原理
生物吸附原理1生物吸附原理的概述生物吸附是一种利用生物体对某些物质具有高度选择性和亲和力的特性，使之从溶液或气体中被吸附并固定下来的技术。
生物吸附原理是指生物体表面的一些特定化学结构通过物理或化学作用与待吸附物质之间相互作用，形成一个强度可控的特定结构，将待吸附物有选择地吸附到自己表面上。
2生物吸附的生物学基础生物不同于无机吸附材料及化学合成的吸附剂，它具有独特的生物学特点：（1）表面拓扑结构、化学成分和生物位点的种类和分布特征对待吸附物的结构及其位置选择性影响大，有些生物材料具有“分子筛”的作用；（2）生物材料具有高度特异性和亲和性，不同生物材料对不同物质的吸附具有高选择性，而且能与待吸附物形成复合物，强度高，稳定性好；（3）约52%的蛋白质携带有可供物质相互结合的生物位点，可以发挥亲和性和特异性的作用。
3生物吸附的工作原理生物吸附的工作原理是物理吸附和化学吸附。
物理吸附以范德华力为基础，吸附速率快，吸附强度低，主要应用于废水中的颜色、氨氮等物质的去除。
化学吸附主要是离子交换和螯合作用，吸附的速率相对较慢，但吸附强度高，可以对某些废水中较难去除的有机物和金属离子起到很好的去除效果。
另外，由于生物材料自身具有活性酶和菌群，使其在吸附过程中同时发挥着降解、转化和合成等反应作用，从而增加了其广泛用途的可能性。
4生物吸附在环保方面的应用生物吸附技术具有高效、可控、环保等优点，是近年来在环保领域备受关注的技术之一。
通过生物吸附，可以对废水中的各种污染物质进行有效去除，可应用于工、农、城市等废水处理和资源化利用，如工业废水中的重金属和含氮有机废水的去除，废油、涂料、染料等高浓度有机物的吸附和去除等。
因此，生物吸附技术是未来环保领域中的重要发展方向之一。
废水中氰化物生物方法处理
废水中氰化物生物方法处理
生物降解是指利用微生物将废水中的氰化物分解为无害物质的过程。
废水中的氰化物主要由自来水处理厂的出水、金属表面处理厂的废水以及一些化学加工厂的废水中产生。
氰化物的降解通常需要使用一些特定的微生物，例如亚硝酸盐还原菌和硝酸盐还原菌。
这些微生物可以在缺氧环境下，将氰化物降解为无害的氮气和水。
在生物降解过程中，通常需要通过控制pH值、温度和营养物质的供应来提高降解效率。
此外，还可以通过在废水中添加一些具有抑制作用的化学物质来提高微生物降解氰化物的能力。
生物吸附是指利用具有吸附能力的生物质材料将废水中的氰化物吸附到其表面的过程。
常见的生物吸附材料包括活性炭、海藻、细菌和真菌。
生物吸附的原理是通过生物材料表面的化学吸附作用来固定氰化物。
在生物吸附过程中，通常需要调整废水的pH值和温度，以改善吸附效果。
此外，还可以通过改变生物吸附材料的粒径、形状和表面性质等来提高吸附效率。
尽管生物方法在处理废水中的氰化物方面表现出了良好的效果，但仍然存在一些挑战和局限。
首先，生物降解和生物吸附过程往往需要较长的时间来达到理想的降解效果。
其次，在一些特殊情况下，如高浓度氰化物废水的处理中，生物方法的处理效率可能不够高。
此外，存在微生物受抑制、废水中杂质干扰等问题，这些都需要进一步的研究和改进。
综上所述，生物方法是一种有效处理废水中氰化物的方法。
通过生物降解和生物吸附过程，可以将废水中的氰化物转化为无害物质或固定到生物材料表面。
然而，目前仍然需要进一步的研究和改进，以提高生物方法在氰化物处理中的效率和稳定性。
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铬
是生物必需元素，也是有毒污染元素。铬的污 染来源主要是主要是采矿场、选矿厂、电镀、冶炼、 制革,印染、制药等工业废水与烟尘污染。 六价铬的毒性最大，三价次之，二价毒性最小。 铬的化合物常以溶液、粉尘或蒸汽的形式污染环境， 危害人体健康，可通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜 侵入人体。铬对人体的毒害为全身性的，对皮肤粘膜 的刺激作用，引起皮炎、湿疹，气管炎和鼻炎，引起 变态反应并有致癌作用，如六价铬化合物可以诱发肺 癌和鼻咽癌，对人的致死量为5克。
无机微沉淀
是金属在细胞壁上或细胞内形成无机沉淀 的过程。
废水中重金属来源 汞
全球每年消耗量约10000吨，一半用于漂 白纸浆的氯气的生产，一半用于电池和开关齿 轮的生产。世界卫生组织报告每日摄入量为 0.3mg如为甲基汞，应小于0.2mg。 汞进入人体变为有机汞，影响神经系统损害。
汞中毒历史事件
生物吸附剂与重金属去除
生物吸附剂 利用微生物对重金属的吸附作用，以微生物 材料（细胞或细胞的成分）为主要成分用于吸 附转移重金属的产品称为生物吸附剂。
生物吸附机理
生物吸附的机理主要有 络合 螯合 离子交换 转化 吸收 无机微沉 淀 金属的生物吸附是许多作用共同起作用的。 对枯草芽孢杆菌，根霉的吸附作用研究比较广 泛。
生物吸附剂与菌的特异性、与pH等相关。
金的生物吸附
使用装有硅胶固定的海藻细胞柱，使用 pH1.5的四氯金酸溶液上柱，然后用盐酸洗脱， 可以重复50次而没有柱操作的损失。 可以使用这种方法从海水中吸附金，柱用 硫脲洗脱。
铀的生物吸附
海藻生物吸附剂可用于从各种水中吸附 铀。发现碳酸根离子存在强烈抑制C.vulgaris 铀的吸附。
1950年代日本九州水俣市及其附近地区，氮肥厂排出的含汞废 水污染海水，汞受水底微生物作用而转化为甲基汞。水俣湾附近 渔村陆续出现神经系统疾病患者，1956年报道的首批病人，主 要症状为肢端麻木、感觉障碍、视野缩小。以后在患者中陆续发 现上肢震颤、共济失调、发音困难、视力和听力障碍、智力低下、 精神失常等临床所见。经过调查证实该病是长期食用被甲基汞污 染的鱼类和贝类所致的甲基汞中毒，并定名为水俣病。据报道70 年代日本正式确定为水俣病的病人达784名，有103名已死亡， 另外尚有约3000名属可疑病人。甲基汞可通过胎盘进入胎儿体 内致先天性水俣病。也可通过母乳进入婴儿体内。
水俣病的主要病理变化为大脑皮质细胞萎缩，严重者尚可侵犯小 脑及脊髓。 70年代中国在东北松花江中、下游地区的渔民中也曾发现过类似 水俣病的病例。 水俣病为公害病的一种。1956年左右于熊本县水俣市附近发生， 经确认后依地得名。不久，于新潟县发现的新公或新潟 水俣病。
络合作用与螯合作用
是金属离子与生物吸附剂之间的主要作用 方式。在微生物外表面，含有能与金属离子发 生反应的多种活性基团，如磷酸基、羧基，能 够与金属离子产生络合或螯合反应。
离子交换
细胞接合的金属离子被另一些接合力更强 的金属离子代替的过程。有毒的重金属离子与 细胞物质具有很强的接合能力。如褐藻和红藻 含有大量多糖，天然存在多糖是以Na＋ K＋ Ca2＋ Mg2＋ 离子盐的形式存在，重金属离子 可与之发生交换。
生物吸收工艺过程
1、间歇搅拌式反应器 2、连续搅拌式反应器 3、固定床式反应器 4、脉冲接触式反应器 5、流化床式反应器
生物吸附剂的应用实例
在北美有几家公司开发了商品化生物吸附 剂产品，其中加拿大B.V.SORBEX有限公司， 开发了广谱生物吸附剂，也有特殊单一金属吸 附剂。美国生物回收系统有限公司，用硅胶固 定小球藻开发了生物吸附剂。美国高级矿产公 司开发了以芽孢杆菌为基础的广谱生物吸附剂。
铅
全球每年消耗量3000Kt，40%用于蓄电 池和电池生产，20％用作汽油添加剂，12％ 用于建筑结构中，6％用于电缆外包物，5％用 于弹药，17％其它用途。 是代谢毒物和酶抑制剂，有机铅毒性大于 无机铅，儿童敏感，影响智力发育。
隔
用于电镀、颜料、塑料稳定剂、银隔电池 以及合金生产等。 隔的主要危害是骨损伤，致骨骼软化萎缩， 易发生骨折。
细胞转化
是指微生物代谢产生的及细胞自身的一些 还原性物质将氧化态毒性金属离子还原为无毒 性的沉淀。微生物通过氧化－还原，甲基化－ 去甲基化等作用转化重金属。
吸收
主动吸收和被动吸收。被动吸收是指细胞 表面覆盖的胞外多糖、细胞壁上的磷酸根、羧 基、巯基、胺基等基团以及胞内的一些化学基 团与金属间的接合。这是一个物化过程，与细 胞活性无关，速度很快。用微生物处理金属废 水时，被动吸收是细胞吸收的主要形式。
生物吸附剂的种类及制备
根据来源，分为 细菌吸附剂 真菌吸附剂 藻类吸附剂 一般将其它工业发酵的微生物细胞收集起来， 用于生物吸附剂的制备。
细菌生物吸附剂制备
使用非活性细菌细胞，先将菌体转化为离 子交换树脂或活性碳颗粒状再应用。颗粒体应 具备一定强度，孔径，亲水性和对腐蚀性化学 品的抵抗力。通过固定化工艺制备颗粒状细菌 生物吸附剂。常用明胶、纤维素、二氧化硅、 海藻酸钠、聚丙烯酰胺、胶原、戊二醛和金属 氢氧化物沉淀等材料进行固定。
铜的生物吸附
海藻对铜的吸收已经被成功用于处理电镀 废水和污染的地下水。海藻生物吸附的铜很容 易用酸性溶液洗脱。
汞、铝、铬的生物吸附
海藻生物吸附剂也可以吸附汞、铝、铬等 离子。
1、生物吸附剂的处理 通过化学或物理方法进行处理。如用苛性 碱处理枯草芽孢杆菌菌体，其金属吸附能力提 高近10倍。被认为是羟基化以及除去脂肪和其 它遮蔽了络合、螯合、吸附金属的活性位点的 细胞成分，使细胞变的“清洁”。
2、颗粒化
真菌生物吸附剂制备
真菌吸附剂制备与细菌相似。
海藻生物吸附剂
由于海藻细胞的易碎性，在选用交联剂和 固定化工艺时，要考虑这些因素。常用海藻酸 钠、聚丙烯酰胺、胶原等作为固定化材料。