生物吸附剂及其吸附性能研究进展
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。
藻类的细胞壁在多数情况下是由纤维素的微纤丝形成的网状结构构成,含有丰富的多糖,如果胶(含有少量己糖、鼠李糖的多聚半孔糖醛酸的高聚物)、木糖、甘露糖、藻酸或地衣酸。多糖带负电,可以通过静电引力与许多金属离子相结合。其中的海藻酸盐与硫酸多糖是吸附的主要载体[3]。
1.3藻类对重金属的吸附。藻类对大多数重金属有很强的吸附能力。如斜生栅藻
对ＵＯ22+吸附是一个快速而不需要能量的过程,最大吸附容量达75ｍｇ/ｇ干物质,能够使铀浓度从5.0ｍｇ/Ｌ降至0.05ｍｇ/Ｌ, ＵＯ22+与Ｃｕ2+、Ｎｉ2+、Ｚｎ2+、Ｃｄ2+之间的竞争也很小[4],在吸附锌时,它的吸附容量、对锌毒性的耐受能力比另外一种栅藻高[5]。绿微藻在悬浮状态下,活细胞对Cr的最大吸附量为12.67ｍｇ/ｇ干物质,干细胞为13.12ｍｇ/ｇ干物质[6]。海草能积
累Ｃｄ和Ｃｕ[7];马尾藻类海草废生物体能够去除100%Ｃｄ2+和99.4%的Ｚｎ2+[8]。一些大型海藻,它们的吸附容量比其它种类生物体高得多,甚至比活性炭、天然沸石的吸附容量还高,与离子交换树脂相当[9,10]。
2真菌生物吸附剂
2.1来源。真菌在自然界中分布很广,土壤、水、空气和动植物中均有它们的存
在。现已记载的真菌约有12万种,包括单细胞的酵母菌、小型霉菌和产生子实体的大型真菌,它们中的大多数都应用于工业生产。如生产抗生素的一些青霉菌属、链霉菌属菌株;生产脂肪酶、柠檬酸、酱油等所产生的各种曲霉废弃菌丝体;进行类固醇转化的黑根霉;而酵母则是工业上最重要、应用最广泛的一类微生物。这些废弃菌体在多数情况下都被当作废弃物掩埋或焚烧。
试验研究表明,它们对重金属有潜在的吸附能力,利用它们来吸附去除污水中的重金属,可以节约处理费用,达到以废治废的目的。
2.2细胞壁结构特性。类似于藻类,真菌的细胞壁只是在结构上类似于植物的细
胞壁,但在生物化学有区别。虽然纤维素存在于某些真菌中,但许多真菌的细胞壁不含纤维素。几丁质是许多真菌细胞壁的结构物质,它存在于微纤丝束内,类似于纤维素。其它的葡聚糖,如甘露聚糖、半乳聚糖和氨基葡萄糖可替代几丁质存在于某些真菌的细胞壁中,真菌的细胞壁通常含80%～90%的多糖。在重金属的吸附过程中,起主要作用的是几丁质和葡聚糖[11-13]。
2.3真菌对重金属的吸附。尽管真菌都具有较强的吸附重金属的能力,但不同的
真菌其吸附能力也不同。来自于酿酒厂的废菌体啤酒酵母,它可以吸附多种重金属离子和放射性核素,而且水中的一些常见的离子K+、Na+、Ca+、Mg2+及盐度对吸附的影响很小或不影响[14,22]。曲霉属的一些真菌菌株,对多种重金属和放射性核素的吸附效果也很好。如酱油曲霉对Pb2+和Cd2+的吸附率分别为69.76%和72.28%,米曲霉为60.64%、81.34%[13],无花果曲霉对铅的吸附率可达92.44%[23];无花果曲霉能够很快地从水溶液中去除U(IV),最大吸附容量423mgU/g生物干重,Fe2+等的存在对铀的吸附去除无影响[24]。在脂肪酶生产期间产生的废弃菌丝体显示出了良好的铜吸附容量(160～180mg/g干生物量),并且不受竞争离子的影响[25]。根霉属的菌株对大多数的金属也有良好的吸附效果。根霉进行固定化后,对Cd的最大吸附量为34.5mg/g,为非固定化的一倍[18]。少根根酶不仅对铅有很高的吸附容量,而且还是一种很有前途的处理核工业的放射性废水的吸附剂[28-30]。医药工业废弃菌体产生的黄青霉菌、龟裂链霉菌对铅也有很好的回收作用[32,33]。其它的一些真菌,如白腐真菌对铅的吸附量最大可达108.4mg/g[34],吸附率可达95%左右[34,35]。
3细菌生物吸附剂
3.1 来源。细菌是地球上最丰富的微生物,地球上的总生物量约为1018ｇ,细菌占了其中的大部分。它像真菌一样,也广泛的应用于工业生产中,如我们现在所使用的抗生素,除少部分来自于真菌外,大多来自于细菌;还有一些酶类的生产,如洗衣粉中的酶,大多是嗜碱细菌,主要是芽孢杆菌属的菌株;在维生素、氨基酸、醋的生产中,也要不可避免地使用细菌。而用来吸附去除重金属的细菌菌株,大多是从矿坑水、矿土、矿区土壤或富含重金属的污水中分离出来的对重金属有耐受性的细菌菌株和工业生产中的废菌体。
3.2 细胞壁结构特性。细菌细胞壁中有一坚硬的层,主要用于支撑细胞壁,其化学组成为肽聚糖。肽聚糖的基本结构是一薄片层,由两种糖的衍生物即N—乙酰葡萄糖胺和N—乙酰胞壁酸以及一组氨基酸,即L—丙氨酸、D—丙氨酸、D—谷氨酸及赖氨酸或二氨基庚二酸等组成。在革兰氏阳性菌中,细胞壁90%由肽聚糖组成。另一组分为磷壁酸。磷壁酸是一种酸性多糖,它包含所有的含有磷酸甘油或核糖醇磷酸盐残基的、膜或夹膜多聚体,使整个细胞表面带负电荷,而且影响着离子穿过细胞壁的途径。在革兰氏阴性菌中,肽聚糖占细胞壁的10%,在肽聚糖外则由另一层壁物质脂多糖组成。脂多糖是脂类和多糖紧密相连在外层而形成的特异的脂双层结构,一般由核心多糖和Ｏ—侧链多糖两部分组成。细菌与重金属的吸附作用位点是细胞壁上的羧基和氨基或结构蛋白上的N,P,O等原子[36-40]。
3.3 细菌对重金属的吸附。芽孢杆菌属的菌株都有强大的吸附金属的能力[41]。用地衣芽孢杆菌吸附Pb2+时,45min吸附量可达22
4.8mg/g[39]。多粘牙孢杆菌对铜有潜在的吸附能力,吸附量可达62.72mg/g[36,37]。苏云金杆菌不仅可用作生物农药,而且对多种金属具有抗性,并且还是生物吸附的表现型[42]。现在,用死芽孢杆菌制成了商业用途的球状的生物吸附剂AMT—BIO CLA IM,并已获得了专利。假单孢杆菌菌属菌株对重金属也显示出了较好的吸附能力。恶臭假单孢菌能抵抗Cu2+的毒性,并对Cu2+有较好的吸附能力[40,44];胞外高聚物产生菌GX4—1的发酵液经乙醇沉淀后,即得吸附剂WJ—Ｉ,该吸附剂含多糖和蛋白质等成分[15],能吸附水溶液中的Cr(Ⅵ),吸附率最大可达98%,最大吸附量达9.34mg/g[45];嗜硝酸盐假单孢菌能吸附钴离子,并且能抵抗一价离子的干扰[46]。蓝细菌是一群种类繁多、分布广泛的光能营养菌。过去由藻类学家对它们进行研究、分类,通常称为蓝(绿)藻。但由于它们的原核特征,在1996年出版的《细菌名称》中,已将“藻”字改为“蓝细菌”。螺旋蓝细菌属、念珠蓝细菌属和鱼腥蓝细菌属中的一些菌株对重金属有良好的吸附能力。盘状螺旋蓝细菌能很快的从金—硫脲溶液中去除金,并不受ｐＨ值的影响[47];最大螺旋蓝细菌吸附镉时,最大吸附量可达43.63mgCd/g活细胞和37.00mgCd/g干细胞[48]。利用念珠蓝细菌已经制成一种供商业用途的生物吸附剂AlgaSORBs可吸附多种金属[49]。用碱提取的极生蓝细菌能够从Cd溶液中吸收超过90%的Cd离子,所吸附的金属可占生物体干重的18%。用满江红鱼腥藻来吸附低浓度铀时,可迅速的使废水中的铀从
5.5mg/L降至0.05mg/L.其它的细菌,如藤黄微球菌、紫红小单孢菌、伊纽小单孢菌也能够快速地吸附水中的金属[31,36]。
4 结语
生物体是一个方便、廉价能吸附水中重金属的吸附剂的来源,生物吸附法是一种很有发展前途的处理水中的重金属的方法。工业化的重金属吸附剂需满足三个方面的要求:(1)能够快速有效的进行吸附解吸操作,具有较好的重金属选择吸附特性;(2)成本低廉,再生性能良好;(3)具有较理想的物理、化学和机械性能(包括粒径、空隙度、耐冲击性等),适合于填充各种类型的反应器。目前人们已经筛选出的重金属具有吸附潜力的生物体基本上能够满足前两个要求,而要满足第三个要求,则还要开展更多的关于生物吸附剂固定化技术的研究,使它能够像离子交换树脂和活性炭那样方便地应用于实际的处理过程中。
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浅析常用吸附剂的吸湿性能
浅析常用吸附剂的吸湿性能 10建环2班金秋 摘要：吸附剂是能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。吸附剂一般有以下特点：大的比表面、适宜的孔结构及表面结构；对吸附质有强烈的吸附能力；一般不与吸附质和介质发生化学反应；制造方便，容易再生；有良好的机械强度等。吸附剂可按孔径大小、颗粒形状、化学成分、表面极性等分类，如粗孔和细孔吸附剂，粉状、粒状、条状吸附剂，碳质和氧化物吸附剂，极性和非极性吸附剂等。 关键词：常用吸附剂吸湿性能 一、综述 干燥机为固体或者液体，常用的干燥剂有活性炭、硅胶、氧化钙、矿物分子筛等。干燥剂也叫吸咐剂，是用在防潮，防霉方面，起干燥作用，按吸附方式及反应产物不同为分物理吸附干燥剂和化学吸附干燥剂。物理吸附的干燥剂有硅胶、氧化铝凝胶、分子筛、活性炭、骨炭、木炭、矿物干燥剂，或活性白土等，它的干燥原理就是通过物理方式将水分子吸附在自身的结构中。 干燥剂是一种从大气中吸收潮气的除水剂，它的干燥原理就是通过物理方式将水分子吸附在自身的结构中或通过化学方式吸收水分子并改变其化学结构，变成另外一种物质。 二、硅胶 是一种高活性吸附材料，主要成分是二氧化硅，是一种高活性吸附材料。通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得。硅胶属非晶态物质，其形状透明不规侧球体，其化学分子式为mSiO2．nH2O。 硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其它同类材料难以取代的特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。硅胶干燥剂的内部为极细的毛孔网状结构，这些毛细孔能够吸收水分，并通过其物理吸引力将水份保留住，作为干燥剂被广泛应用到航空部件、计算机器件、电子产品、皮革制品、医药、食品等行业的干燥防潮。即使将硅胶干燥剂全部浸入水中，它也不会软化或液化。它具有无毒、无味、无腐蚀、无污染的特性，故可以与任何物品直接接触。 硅胶干燥剂最适合的吸湿环境为室温（20~32℃）、高温（60~90℃），它能使环境的相对湿度降低至40%左右，因此干燥剂应用范围非常广泛。 三、活性炭 是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。活化方法可分为
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扩张床吸附技术研究进展 摘要：扩张床吸附层析技术兼有流化床和填充床层析的优点 ,不需预先除去料液中的颗粒而可以直接从料液中吸附目标产物。它是一种具有集成化优势的分离纯化技术 ,在生物工程产品的下游处理过程中有十分广阔的应用前景。开发出性能良好的吸附剂基质 ,是该项技术得以广泛应用的关键。本文通过文献的查阅及总结，从吸附剂基质及技术的应用两个方面综述了扩张床吸附技术的研究进展。关键词：扩张床吸附技术、进展、吸附剂基质、应用 一般而言 ,生物工程产品下游处理过程可分为目标产物捕获、中期纯化和精制三个阶段 ,其中产物[1]捕获阶段最为关键 ,一般由细胞富集、产物释放、澄清、浓缩、初步纯化等操作步骤组成。目前 ,除去原料液中的固体颗粒最常用的方法是离心和微滤。但当处理含有微细固体颗粒的高粘度料液时 ,离心的效率会大大降低;而细胞和细胞碎片在膜表面的积累又会使微滤过程的膜通量急剧下降，如果对料液进行稀释 ,随后的浓缩过程将增加额外的能耗。 从发展趋势来看, 生化分离技术研究的目的是要缩短整个下游过程的流程和提高单项操作的效率,以前的那种零敲碎打的做法，研究要有一个质的转变, 国内外许多专家和研究者认同了这种转变,并认为可以从两个方面着手,其一, 继续研究和完善一些适用于生化工程的新型分离技术;其二,进行各种分离技术的高效集成化。目前出现的一些新型单元分离技术,如亲和法、双水相分配技术、逆胶束法、液膜法、各类高效层析法等,就是方向一的研究结果,作为方向二的高效集成化,最引人注目的是扩张床吸附技术，近10年来研究的热点之一。与流化床相比，它返混程度很小，因而分离效果较好；与固定床相比，它能处理含菌体的悬浮液，可省却困难的过滤操作。 扩张床吸附（Expanded Bed Adsorption , EBA）技术是上世纪九十年代发展起来的一种新型蛋白质分离纯化技术 ,能直接从发酵液或细胞匀浆中捕获目标产物。扩张床是吸附剂处于稳定状态的流化床[2]-[4]。与串通的填充床层析不同的是在扩张床吸附操作中吸附剂（或层析剂）层在原料液的流动下可产生适当程度的膨胀,其膨胀度取决于吸附剂的密度、流体速度。当吸附剂的沉降速度流
吸附剂的类型与选择
吸附剂的类型与选择 吸附是指气体或液体与多孔的固体颗粒表面接触，气体或液体分子与固体表面分子之间相互作用而停留在固体表面上，使气体或液体分子在固体表面上浓度增大的现象。被吸附的气体或液体称为吸附质，吸附气体或液体的固体称为吸附剂。当吸附质是水蒸气或水时，此固体吸附剂又称为固体干燥剂，也简称干燥剂。 根据气体或液体与固体表面之间的作用不同，可将吸附分为物理吸附和化学吸附两类。 物理吸附是由流体中吸附质分子与吸附剂表面之间的范德华力引起的，吸附过程类似气体液化和蒸气冷凝的物理过程。其特征是吸附质与吸附剂不发生化学反应，吸附速度很快，瞬间即可达到相平衡。物理吸附放出的热量较少，通常与液体气化热和蒸气冷凝热相当。气体在吸附剂表面可形成单层或多层分子吸附，当体系压力降低或温度升高时，被吸附的气体可很容易地从固体表面脱附，而不改变气体原来的性状，故吸附和脱附是可逆过程。工业上利用这种可逆性，通过改变操作条件使吸附质脱附，达到使吸附剂再生并回收或分离吸附质的目的。 吸附法脱水就是采用吸附剂脱除气体混合物中水蒸气或液体中溶解水的工艺过程。 通过使吸附剂升温达到再生的方法称为变温吸附(TSA)。通常，采用某加热后的气体通过吸附剂使其升温再生，再生完毕后再用冷气体
使吸附剂冷却降温，然后又开始下一个循环。由于加热、冷却时间较长，故TSA多用于处理气体混合物中吸附质含量较少或气体流量很小的场合。通过使体系压力降低使吸附剂再生的方法称为变压吸附(PSA)。由于循环快速完成，通常只需几分钟甚至几秒钟，因此处理量较高。天然气吸附法脱水通常采用变温吸附进行再生。 化学吸附是流体中吸附质分子与吸附剂表面的分子起化学反应，生成表面络合物的结果。这种吸附所需的活化能大，故吸附热也大，接近化学反应热，比物理吸附太得多。化学吸附具有选择性，而且吸附速度较陵，需要较长时间才能达到平衡。化学吸附是单分子吸附，而且多是不可逆的，或需要很高温度才能脱附，脱附出来的吸附质分子又往往已发生化学变化，不复具有原来的性状。 固体吸附剂的吸附容量(当吸附质是水蒸气时，又称为湿容量)与被吸附气体(即吸附质)}的特性和分压、固体吸附剂的特性、比表面积、空隙率以及吸附温度等有关，故吸附容量(通常用kg吸附质/1OOkg吸附剂表示)可因吸附质和吸附剂体系不同而有很大差别。所以，尽管某种吸附剂可以吸附多种不同气体，但不同吸附剂对不同气体的吸附容量往往有很大差别，亦即具有选择性吸附作用。因此，可利用吸附过程这种特点，选择合适的吸附剂，使气体混合物中吸附容量较大的一种或几种组分被选择性地吸附到吸附剂表面上，从而达到与气体混合物中其他组分分离的目的。 在天然气凝液回收、天然气液化装置和汽车用压缩天然气(CNG)
生物吸附剂及其吸附性能研究进展
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。 藻类的细胞壁在多数情况下是由纤维素的微纤丝形成的网状结构构成,含有丰富的多糖,如果胶(含有少量己糖、鼠李糖的多聚半孔糖醛酸的高聚物)、木糖、甘露糖、藻酸或地衣酸。多糖带负电,可以通过静电引力与许多金属离子相结合。其中的海藻酸盐与硫酸多糖是吸附的主要载体[3]。 1.3藻类对重金属的吸附。藻类对大多数重金属有很强的吸附能力。如斜生栅藻 对ＵＯ22+吸附是一个快速而不需要能量的过程,最大吸附容量达75ｍｇ/ｇ干物质,能够使铀浓度从5.0ｍｇ/Ｌ降至0.05ｍｇ/Ｌ, ＵＯ22+与Ｃｕ2+、Ｎｉ2+、Ｚｎ2+、Ｃｄ2+之间的竞争也很小[4],在吸附锌时,它的吸附容量、对锌毒性的耐受能力比另外一种栅藻高[5]。绿微藻在悬浮状态下,活细胞对Cr的最大吸附量为12.67ｍｇ/ｇ干物质,干细胞为13.12ｍｇ/ｇ干物质[6]。海草能积
吸附剂的应用研究现状和进展
84 吸附剂的应用研究现状和进展 杨国华1，黄统琳1，姚忠亮3，刘明华1,2 （1．福州大学环境与资源学院，福建 福州 350108； 2．华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东 广州510640； 3．福建师范大学福清分校生物与化学工程系，福建 福清350300） 摘 要：利用吸附法进行废水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点，因此随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。主要对活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。 关键词：吸附剂；吸附法；研究；综述 基金项目：中国博士后基金资助项目（20070410238）和中国博士后基金特别资助项目（200801239）。 吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物，以便回收或去除它们，从而使废水得到净化的方法。利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史，国内外的科研工作者在这方面作了大量的研究工作，目前吸附法已广泛应用于化工、环境保护、医药卫生和生物工程等领域。在化工和环境保护方面，吸附法主要用于净化废气、回收溶剂（特别适用于腐蚀性的氯化烃类化合物、反应性溶剂和低沸点溶剂）和脱除水中的微量污染物。后者的应用范围包括脱色、除臭味、脱除重金属、除去各种溶解性有机物和放射性元素等。在处理流程中，吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体及余氯等，也可作为二级处理后的深度处理手段，以便保证回用水质量。利用吸附法进行水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点，随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。 吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素，广义而言，一切固体都具有吸附能力，但是只有多孔物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积，才能作为吸附剂。工业吸附剂还必须满足下列要求： （1）吸附能力强； （2）吸附选择性好； （3）吸附平衡浓度低； （4）容易再生和再利用； （5）机械强度好； （6）化学性质稳定； （7）来源广； （8）价廉。 一般工业吸附剂很难同时满足这八个方面的要求，因此，在吸附处理过程中应根据不同的场合选用不同的吸附剂。目前，可用于水处理的吸附剂有活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等[1] 。本文主要对上述吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。 1 活性炭 吸附剂中活性炭应用于水处理已有几十年的历史。60年代后有很大发展，国内外的科研工作者已在活性炭的研制以及应用研究方面作了大量的工作。制作活性炭的原料种类多、来源丰富，包括动植物 (如木材、锯木屑、木炭、谷壳、椰子壳、 2009年第6期 2009年6月 化学工程与装备 Chemical Engineering & Equipment
吸附剂的种类
常用吸附剂简介 （发稿时间：2009-02-17 阅读次数：715） 常用的吸附剂有：活性炭、天然有机吸附剂、天然无机吸附剂、合成吸附剂。 1、活性炭 活性炭是从水中除去不溶性漂浮物（有机物、某些无机物）最有效的吸附剂，有颗粒状和粉状两种状态。清除水中泄漏物用的是颗粒状活性炭。被吸附的泄漏物可以通过解吸再生回收使用，解吸后的活性炭可以重复使用。影响吸附效率的关键因素是被吸附物分子的大小和极性。吸附速率随着温度的上升和污染物浓度的下降而降低。所以必须通过实验来确定吸附某一物质所需的炭量。试验应模拟泄漏发生时的条件进行。 2、天然有机吸附剂 天然有机吸附剂由天然产品，如木纤维、玉米秆、稻草、木屑、树皮、花生皮等纤维素和橡胶组成，可以从水中除去油类和与油相似的有机物。天然有机吸附剂具有价廉、无毒、易得等优点，但再生困难。 3、天然无机吸附剂 天然无机吸附剂是由天然无机材料制成的，常用的天然无机材料有黏土、珍珠岩、蛭石、膨胀页岩和天然沸石。根据制作材料分为矿物吸附剂和黏土类吸附剂。 矿物吸附剂可用来吸附各种类型的烃、酸及其衍生物、醇、醛、酮、酯和硝基化合物；黏土类吸附剂能吸附分子或离子，并且能有选择地
吸附不同大小的分子或不同极性的离子。天然无机材料制成的吸附剂主要是粒状的，其使用受刮风、降雨、降雪等自然条件的影响。 4、合成吸附剂 合成吸附剂是专门为纯的有机液体研制的，能有效地清除陆地泄漏物和水体的不溶性漂浮物。对于有极性且在水中能溶解或能与水互溶的物质，不能使用合成吸附剂清除。能再生是合成吸附剂的一大优点。常用的合成吸附剂有聚氨酯、聚丙烯和有大量网眼的树脂。 聚氨酯有外表敞开式多孔状、外表面封闭式多孔状及非多孔状几种形式。所有形式的聚氨酯都能从水溶液中吸附泄漏物，但外表面敞开式多孔状聚氨酯能像海绵一样吸附液体。吸附状况取决于吸附剂气孔结构的敞开度、连通度和被吸附物的黏度、湿润力，但聚氨酯不能用来吸附处理大泄漏或高毒性泄漏物。 聚丙烯是线性烃类聚合物，能吸附无机液体或溶液。分子量结晶度较高的聚丙烯具有更好的溶解性和化学阻抗，但其生产难度和成本费用高。不能用来吸附处理大泄漏或高毒性泄漏物。 最常用的两种树脂是聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯。这些树脂能与离子类化合物发生反应，不仅具有吸附性，还表现出离子交换。 （摘自：《环境应急响应实用手册》） 吸附剂 目录[隐藏] 一、概述 二、吸附剂的种类 1.硅胶 2.活性炭 3.沸石分子筛 4.碳分子筛 三、吸附剂的物理性质
目前吸附剂对VOCs的吸附性能
目前吸附剂对VOCs的吸附性能 摘要： 挥发性有机化合物(Volatile organic compounds，VOCs)对环境的污染和人体的健康危害引起了极大重视，急需加以有效治理。其主要成分是烃类、氧烃类、含卤烃类、氮氟烃以及硫烃类、低沸点的多环芳烃类等。活性炭吸附法处理VOCs 因具有经济有效的特点而成为最常用的污染控制方法。吸附法的关键在于吸附剂的性能，研究开发新型吸附材料对于VOCs的治理具有重要的意义。本文主要介绍几种吸附剂对VOCs的吸附技能。 关键词：VOCs、吸附性能、活性炭、硅胶 一、前言 VOCs是一类重要的大气污染物,对于环境有巨大的破坏作用。主要来源于精细化工、石油化工、制药、电子元件制造、印刷、制鞋以及汽车尾气等。其主要来源可以分为固定源和移动源,固定源包括生产过程,如石油化工、工业溶剂生产、制药、农药生产、油漆和涂料生产、印刷、金属漆包线生产、制革等;移动源包括汽车等交通工具排放的尾气等。VOCs对环境的极大危害和对人体健康的严重威胁,引起了世界各国政府的高度重视。 二、几种吸附剂对VOCs的吸附性能 1、硅胶 ）是以硅原子为中心、氧原子硅胶是常见的多孔吸附剂，硅胶的骨架（SiO 2 为顶点的Si-O四面体在空间不太规则地堆积而成的无定形体。堆积时粒子间的空洞即为硅胶的孔隙。无定形体由2-20nm的球形颗粒组成，它们堆积起来就形成了吸附用的硅胶。硅胶不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。它的化学组份和物理结构，决定了它具有热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等特点。 硅胶是一种坚硬多孔的固体颗粒,是工业上常用的一种吸附剂。硅胶吸水容量很大,它从气体中吸附的水分量最高可达硅胶自身重量的50%。吸水后的饱和硅胶,可通过加热方法(573K)将其吸附的水分脱附,得到再生。在工业上硅胶多用于气体的干燥和从废气中回收极为有用的烃类气体。硅胶是属于亲水性的吸附剂,如细孔性硅胶在293K,相对湿度为60%的空气中,达到平衡时的吸附水分量为本身重量的24%。硅胶在吸附水分时由于水蒸气的凝缩热比较大,硅胶的温度可升至373K,在同样条件下活性炭的升温只有293-313K。 常用的普通硅胶价格较低，化学性质稳定且吸附后再生较容易，有较高的比表面积，具有较强的吸附能力,但大多亲水,有较强的吸水能力,所以对有机废气吸附能力差,但通过嫁接有机基团可以提高其疏水性能和对有机气体的吸附能力,并且能增加其吸附后的稳定性,因此将在环境治理方面存在很大的应用前景。 硅胶的吸附主要是物理吸附,具有吸附热小、吸附速度快、无选择性、吸附可以是多层的特点。由于硅胶的以上特点所以在有机废气吸附方面硅胶的应用并不多。
微生物处理技术在环境工程中的应用研究 李灵知
微生物处理技术在环境工程中的应用研究李灵知 发表时间：2019-08-07T15:05:54.297Z 来源：《城镇建设》2019年第10期作者：李灵知 [导读] 论述了环境工程中，微生物处理技术性应用相关知识。 桂润环境科技股份有限公司广西南宁 530200 摘要：现如今，我国社会经济水平和人们的生活水平得到显著提升，在这样的背景下，环境保护工作也越来越受到人们重视。环境工程建设中，微生物处理技术发挥的作用日益突出。所以，在环境工程建设中，深入研究微生物处理技术具有深远意义。基于此，本文主要论述了环境工程中，微生物处理技术性应用相关知识。 关键词：微生物处理技术；环境工程；应用 引言 在现代社会的发展中，由于时代的改变，人们的思想理念与生活方式都发生了巨大的变化，人们逐渐的认识到了城市的发展会对周边环境质量产生重大改变，如不采取相应保护措施，人们所处的环境将有可能不在适合生活，为了保护环境、实现可持续发展，我们对环境保护工程建设的重视程度越来越高。 1环境工程建设中各种影响因素分析 1.1自然环境方面 现阶段，国民经济发展速度非常快，工业生产水平不断提高，与此同时产生的废气、废渣及废水等污染物量特别大，且在人类日常生产生活中，也会产生大量的生活垃圾，会对生活环境造成严重的污染，甚至有的污染是不可逆的，从而不断加大环境工程的治理难度。环境治理作为一项长期而艰巨的建设任务，需要我们认真对待。 1.2人为因素 在日常生活中人们对环境保护的意识不够重视，那么在环境工程建设过程中就会带来阻碍，在发展过程中，还处于边治理边污染的状态。因此，人为因素给环境建设工程带来了一定的影响，相关人员要对其进行宣传工作，让人们能够意识到环境变化所带来的危害与危机，在日常活动中不做对环境造成伤害的行为，比如不随地乱丢垃圾，对垃圾进行分类，对人为因素进行有效的控制，树立保护环境的意识，才能有利于环境工程的开展。 1.3工业生产因素 在工业生产过程中，会产生一些有毒物质，例如一些有害气体，或者是有害液体，这些有毒物质如果处理的不及时不到位，就会被排放到大气中或者水体中，从而对环境造成直接的影响，带来诸多环境问题，例如大气污染、水污染等等。目前，我国的经济发展十分迅速，对于工业发展的要求在日益提升，这也会从很大程度上加快了环境污染，给环境工程相关工作的进行带来了一定的困难。 2环境工程建设中微生物处理技术的具体应用 2.1利用微生物处理技术对水质情况进行检测 现阶段，我国饮用水中普遍含有大肠杆菌等微生物细菌，饮用水安全问题备受世界各国关注。对于水质评价，我国做出了明确规定，结合水质情况划分为不同安全等级，微生物通过发酵后，大肠杆菌使水呈酸性并形成酸性气体。水质监测过程中，可利用微生物检测技术测量水中大肠杆菌比率，对比国家规定数据，结合大肠杆菌数据对水质安全状况进行分析。一旦水质出现问题，可及时处理并加以保护，所以，在水质监测中，微生物处理技术的应用至关重要。 2.2固体废料的处理 在日常生活中会产生大量的固体生活垃圾，同时工业生产中也会产生一些固体垃圾，如若相关部门及人员未能对产生的固体垃圾进行及时处理，将给周边环境造成严重污染。同时，固体垃圾会不断的产生大量的病菌，而传统的固体垃圾处理方法与技术，无法进行彻底的处理，会导致环境二次污染。但是采用微生物处理，可以对固体垃圾进行及时的处理。在固体垃圾处理过程中放置一些湿热型微生物对其进行分解，其基本原理是利用微生物的生物化学作用,将复杂有机物分解为简单物质,将有毒物质转化为无毒物质。对于因技术原因或其他原因还无法利用或处理的固态废弃物,是终态固体废弃物。因此，相关部门及人员要利用微生物处理技术把生活及工业所产生的固体垃圾转化成肥料，利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化，从而降低了环境的污染。 2.3固定化微生物技术 利用固定化微生物技术，依旧遵循自然的方式，向其中加入一些已知降解能力的固定化微生物，那么就可以获得较好的处理效果。固定化微生物技术在运用时，首先就是要挑选合适的微生物，其次，将微生物固定在载体上，让微生物保持高度密集状态，并且不能损坏其所具备的生物活性。在特定的条件下，微生物仍然可以以较高的速度进行大量繁殖，可以从一定程度上提升生物反应器内微生物的浓度，在反应结束之后，也有助于进行固液分离，降低处理时间。相应的工作人员对固定化微生物技术经过大量的研究之后发现，经过固定处理的微生物与自然环境中的微生物相比较，前者的使用范围更广，可以应用的温度和pH范围更大，并且也从很大程度上提高了有机物的降解能力。 2.4电极生物膜技术 电极生物膜技术是将微生物固定在电极的表面，然后利用微生物的吸附特征，在电极表面生成一层生物膜，然后接通电流，污水中的杂质会受到生物的吸附作用而对电流进行接触，在经过一段时间分解成其他物质。根据统计显示，电极生物膜技术对于有毒物质和有害物质具备很好的去除作用。该项技术成本较低，操作方便，因此被广泛应用于各城乡污水处理中。电极生物膜技术也有其缺点，主要是因为该项技术对于设施和专业性的要求比较高，电流的强弱也会影响微生物污水处理的效果，所以在实际的过程当中，需要专业技术人员不断的进行完善和探索。 2.5吸附技术 微生物吸附技术在环境污水处理中的应用，主要是利用了微生物细胞体及其分泌物的吸附能力，对污水中的漂浮物进行粘结、吸附，形成絮凝体，同时絮凝体表层由于覆盖大量多糖使其又具备了较强的吸附能力，进一步提高了对污水悬浮物的析出效果。在利用微生物吸附技术对污水处理过程中，较为常见的微生物包括白腐真菌、酵母菌等，用于吸附污水中的重金属、有毒金属元素，如铅、铬、汞等物质，避免其对其环境造成污染。对于微生物吸附技术的应用应致力研究提升微生物吸附剂对污水中有害物质的吸附能力，提高环境污水处
重金属生物吸附技术探讨
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/151434520.html, 重金属生物吸附技术探讨 作者：陈卓 来源：《中国高新科技·上半月》2017年第03期 摘要：作为新兴重金属吸附技术，生物吸附技术拥有良好的发展前景。文章分析了重金属的生物吸附机理及优势，分别探讨了生物絮凝吸附技术、植物修复吸附技术等生物吸附技术的应用现状，以供参考。 关键词：重金属生物吸附机理；生物絮凝吸附技术；植物修复吸附技术 文章编号：2096-4137（2017）07-071-03 DOI：10.13535/https://www.360docs.net/doc/151434520.html,ki.10-1507/n.2017.07.17 在城市化建设的过程中，排放了大量工业废水、城市污水，存在于其中的重金属则通过食物链给生物和人类带来了威胁。所以，重金属污染治理技术一直是研究重点。生物吸附技术能够在吸附土壤、废水中重金属的同时，不产生二次污染，因此值得进一步研究和推广。 1 重金属的生物吸附机理及优势 1.1 重金属生物吸附机理 重金属生物吸附机理十分复杂。就目前来看，生物吸附剂种类较多，大致可以划分为藻类、有机物、细菌、霉菌和酵母。而只要生物体及其衍生物能够用于吸附分离水溶液中的重金属离子，就能被当作生物吸附剂，所以生物吸附剂拥有广泛来源，吸附机理也有一定的差别。从生物细胞活性的角度来看，可以划分为活细胞吸附和死细胞吸附这两种机理。其中，活细胞吸附的第一阶段为生物吸着过程，通过配位，重金属离子可以与细胞实现离子交换。在物理吸附和微沉淀等作用下，重金属离子也能在细胞表面得到复合。在活细胞的生物积累阶段，重金属离子会在载体协助、离子泵等作用下进入细胞内。采用死细胞进行重金属吸附，主要利用生物吸着作用，即活细胞吸附的第一个阶段。生物之所以能够吸附重金属离子，主要是由于生物细胞与动物细胞不同，其细胞原生质膜外存在有细胞壁，能够避免生物受外界环境伤害，并且能够与介质中可溶物质发生作用。此外，生物细胞壁表面存在电荷，能够产生特性吸附。 1.2 重金属生物吸附优势 重金属的排放将对环境造成严重环境污染，而采用化学沉淀、活性炭吸附等传统技术进行重金属吸附处理，不仅需要较高的成本投入，还容易导致二次污染的产生。采用生物吸附技术，可以利用生物体本身成分特性或结构完成重金属离子吸附，并利用固液两相分离将溶液中的重金属离子去除。相较于其他技术，采用生物吸附技术能够在低浓度下对重金属离子进行有选择性的吸附，并且获得较高的处理效率。比如通过选取合适的微生物菌种，就能完成一些贵重金属的回收。同时，由于生物吸附剂来源广泛，所以采用该技术的投资成本较小，运行费用也较低。比如对于发酵业来讲，就可以利用废菌体进行重金属污水处理。Dhakal等人就提出了
过柱子总结(吸附剂与洗脱剂)
过柱子总结（吸附剂与洗脱剂） 吸附剂与洗脱剂 （一）吸附剂与洗脱剂 根据待分离组分的结构和性质选择合适的吸附剂和洗脱剂是分离成败的关键。 1．吸附剂的要求 ①对样品组分和洗脱剂都不会发生任何化学反应，在洗脱剂中也不会溶解。 ②对待分离组分能够进行可逆的吸附，同时具有足够的吸附力，使组分在固定相与流动相之间能最快地达到平衡。 ③颗粒形状均匀，大小适当，以保证洗脱剂能够以一定的流速（一般为1.5mL·min-1）通过色谱柱。 ④材料易得，价格便宜而且是无色的，以便于观察。 2、常用吸附剂的种类：氧化铝、硅胶、聚酰胺、硅酸镁、滑石粉、氧化钙（镁）、淀粉、纤维素、蔗糖和活性炭等。 3、几种常见吸附剂的特性 （1）氧化铝：市售的层析用氧化铝有碱性、中性和酸性三种类型，粒度规格大多为100～150目。 碱性氧化铝（pH9—10）：适用于碱性物质（如胺、生物碱）和对酸敏感的样品（如缩醛、糖苷等），也适用于烃类、甾体化合物等中性物质的分离。但这种吸附剂能引起被吸附的醛、酮的缩合。酯和内酯的水解、醇羟基的脱水、乙酰糖的去乙酰化、维生素A和K等的破坏等不良副反应。所以，这些化合物不宜用碱性氧化铝分离。 酸性氧化铝（pH3.5—4.5）：适用于酸性物质如有机酸、氨基酸等以及色素和醛类化合物的分离。 中性氧化铝（pH7—7.5）：适用于醛、酮、醌、苷和硝基化合物以及在碱性介质中不稳定的物质如酯、内酯等的分离，也可以用来分离弱的有机酸和碱等。 （2）硅胶：硅胶是硅酸的部分脱水后的产物，其成分是SiO2·xH2O，又叫缩水硅酸。柱色谱用硅胶一般不含粘合剂。 适用范围：非极性和极性化合物，适用于芳香油、萜类、甾体、生物碱、强心甙、蒽醌类、酸性、酚性化合物、磷脂类、脂肪酸、氨基酸，以及一系列合成产品如有机金属化合物等。（3）聚酰胺：色谱用聚酰胺主要又锦纶6（聚己内酰胺）和锦纶66（聚己二酰己二胺）两种，分子量一般在16000～20000，其亲水性和亲脂性均较好，因此既可分离水溶性成份，也可分离脂溶性成分。可溶于浓盐酸、甲酸及热的乙酸、甲酰胺和二甲基甲酰胺中；微溶于乙酸和苯酚等；不溶于醇、氯仿、丙酮、乙醚、苯等；对碱稳定，对强酸可水解。 聚酰胺色谱的原理：兼具吸附色谱和分配色谱的功能。采用强极性洗脱剂时主要为吸附色谱——正相色谱；采用弱极性洗脱剂时主要为分配色谱——反相色谱。 分离对象：能与聚酰胺形成氢键的化合物，如酚类、酸类、醌类、硝基化合物及含羟基、氨基、亚氨基的化合物及腈和醛等类化合物。 聚酰胺在水中吸附能力的规律： 形成氢键的基团(如：酚经基、按基、酪基、硝基等)越多， 则吸附力越强。如：丁二酸＞丁酸 形成氢键的位置与吸附力有很大关系。对位、间位酚羟基使吸附力增大，邻位使吸附力减小。芳香核、共轭双键多者吸附力大，少者吸附人小。
纤维素基吸附剂的研究进展
纤维素基吸附剂的研究进展 Q U R J 曲荣君1,2*,孙向荣1,王春华1,孙昌梅1,成国祥1,2 (1.烟台师范学院化学与材料科学学院,山东烟台264025; 2.天津大学材料科学与工程学院,天津370002) 摘 要: 纤维素作为自然界中储量最大的天然高分子材料,具有价廉易得、易被微生物降解、不会给环境带 来第二次污染等特点,长期以来对其开发利用一直是科技工作者研究的热点。本文主要综述了近年来纤维素 基吸附剂的研究进展,并简要介绍了其作为金属离子吸附剂、特殊用途吸附剂等的结构性能特点,展望了其发 展前景。 关键词: 纤维素基吸附剂;吸附 中图分类号:T Q 352 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2004)03-0102-05 PROGRESS IN ST U DIES ON PREPARA T ION AN D PROPERT IES OF CELLU LO SE BASED ADSORBENT S QU Rong jun 1,2,SUN Xiang rong 1,WANG Chun hua 1,SU N Chang mei 1,CHENG Guo x iang 1,2 (1.School of Chemistry and Materials Science,Yantai Normal University ,Yantai 264025,China; 2.School o f Materials Science and Engineer ing ,Tianj in University ,Tianj in 370002,China) Abstract:As one of the most abundant renewable natural polymers on earth,cellulose is readily available and inexpensive.Also it can be biodegraded easily w ithout pollution on environment.M any inv est igators have done w orks on the development and utilization of cellulose for a long time.I n this paper,the preparation of adsorbents based on cellulose is review ed.T he structures and properties of t he modified cellulose as metal ion adsorbents and special adsorbents are introduced.T he long term potential development of cellulose based adsorbents is mentioned. Key words:cellulose based adsorbent;adsorption 纤维素是无水葡萄糖残基通过 -1,4糖苷键连接的立体规整性高分子,是自然界中最为丰富的可再生资源。纤维素分子内含有许多亲水性的羟基基团,是一种纤维状、多毛细管的高分子聚合物,具有多孔和比表面积大的特性,因此具有亲和吸附性,但天然纤维的吸附(如吸水、吸油、吸重金属等)能力并不很强,必须通过化学改性使其具有更强或更多的亲水基团,才能成为性能良好的吸附材料。 纤维素吸附剂的研究和应用早在20世纪50年代初就已开始,近年来,随着生命科学的飞速发展和人们对纯天然化工产品的需求日益扩大,纤维素作为天然高分子材料用来作吸附剂使用愈来愈广泛;同 收稿日期:2003-10-13 基金项目:国家自然科学基金资助项目(29906008);山东省自然科学基金资助项目(Q99B15);中国博士后科学基 金(2003034330);山东省中青年学术骨干学术带头人基金资助项目(无编号) 作者简介:曲荣君(1963-),男,山东荣城人,教授,博士后,主要研究方向:功能高分子。 第24卷第3期 2004年9月林 产 化 学 与 工 业Chemistry and Industry of Forest Products Vol.24No.3 Sept.2004
生物吸附剂的应用及研究进展
生物吸附剂的应用及研究进展 含重金属废水是对生态环境危害极大的一类污染源。重金属进入环境后不能够像有机物那样能够被生物降解，且大多参与食物链循环，并最终在生物体内积累，破坏生物体正常生理代谢活动，危害生物体健康[1,2]。另外，我国又是水资源相对匮乏的国家，我国每年缺水超过300亿吨[3]。因此，水污染防治及废水回用越来越受到人们重视。因此，如何有效地处理重金属废水，回收贵重金属已经成为当今环保领域中的一个突出问题。 虽然重金属离子对生物体有很强的毒害效应，超过一定的浓度后，就会对生物体产生不良的影响，抑制生物生长或使生物体死亡，但是有的微生物，如某些藻类、细菌、真菌等等本身或是经过驯化以后对重金属有一定的耐受性，甚至失活的微生物体，也能够除去水中的重金属离子。利用微生物体作为吸附剂进行废水处理或回收金属的来源十分广泛，具有良好的经济效益。 1 生物吸附剂的来源 1.1藻类生物吸附剂 全球已知的藻类约4万种。多数情况下，藻类的细胞壁是由微纤丝形成的网状结构，含有丰富的多糖，如果胶、木糖、甘露糖、藻酸或地衣酸，这些多糖一般带负电荷，可以通过静电引力与许多金属离子相结合，因而，藻类对大多数重金属都有很强的吸附能力[6]。海草arrassum能够积累去除水中的Cd和Cu，Zn 等重金属[7,8]；而Scenedesmus obliquus对UO22+最大吸附容量可达75mg/g干物质，能够使水中的铀浓度从5.0降至0.05mg/L，与Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+之间的竞争也很小[9]；绿微藻(Tetraselmis chui)在悬浮状态下能够吸附Cr[10]；一些大型海藻的吸附容量比其它种类生物体高得多，甚至比活性炭、天然沸石的吸附容量还高，与离子交换树脂的相当[11,12]。 1.2真菌生物吸附剂 真菌在自然界中分布很广。现已记载真菌约有12万种，其中大多数都应用于工业生产。它们的细胞壁含大量几丁质和葡聚糖，对重金属具有吸附能力[13,14]，利用其来吸附去除污水中的重金属，不仅可以节约处理费用，还可以达到以废治废的目的。 酿酒厂的废菌体啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，可吸附多种重金属离子和放射性核素，水中的一些常见的离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+及盐度对吸附的影响很小或不影响[15-20]；曲霉属的一些真菌菌株多种重金属和放射性核素的吸附效果也好，如酱油曲霉(Aspergillus sojae)对Pb2+和Cd2+的吸附率为69.76%和72.28%，米曲霉(Aspergillus oryzae)为60.64%.，81.34%[21]；烟曲霉(Aspergillus fumigatus)能够很快地从水溶液中去除U(Ⅳ)，Fe2+、Fe3+、Ca2+、Zn2+的存在对它的吸附去除无影响[22]，在脂肪酶生产产生的废弃菌丝体Aspergillus terreus显示了良好的铜吸附容量并且不受竞争离子的影响[23]；无花果曲霉(Aspergillus ficuum)对铅的吸附率可达92.44%[24]；黑曲霉(Aspergillus niger)对241Am有很好的吸附选择性，其吸附率均高达96%，即使溶液中的金、银浓度较241Am高2000多倍，对其吸附也无明显影响，当它生长在含金属氮化物的金矿废水中时，它可通过细胞表面的吸附作用而积累金、银、铜、铁、锌[25]；根霉属(Rhizopus)的菌株对大多数的金属也有良好的吸附效果。根霉(Rhizopus oligosporus)进行固定化后，对Cd的最大吸附量为34.5mg/g，为非固定化的一倍[26]；少根根霉(Rhizopus arrhizus)铅有高吸附容量，而且是一种很有前途的处理核工业放射性废水的吸附剂[27~29]。黑根霉(Rhizopus nigricans)能快速地吸附多种金属离子，最大吸附容量为140到160mg/g干重[30]。 1.3 细菌生物吸附剂 细菌是地球上最丰富的微生物，其总生物量占地球总生物量的大部分，其细胞壁的化学组成为肽聚糖，含丰富的羧基和氨基。因此细菌与重金属表现出很强的吸附能力。 地衣芽孢杆菌((Bacillus licheniformis)R08对吸附Pd2+时，45min吸附量可达224.8mg/g[33]；Bacillus polymxa对铜有潜在的吸附能力[31,32]。一些芽孢杆菌，如Bacillus pumilus、Bacillus cereus等，对Ce2+，Co2+、Th4+、U4+等重金属离子具较高亲合性[34]。 假单孢杆菌菌属(Pseudomonas)的一些微生物能抵抗Cu2+的毒性，并对Cu2+有较好吸附能力[35]；Pseudomoas sp.GX4-1的发酵液经乙醇沉淀后得到的吸附剂WJ-I含多糖和蛋白质等成分，能吸附水溶液中的Cr6+，吸附率最大可达98%，最大吸附量达9.34mg/g[36]。
纳米材料在吸附剂中的研究进展及应用
纳米材料在吸附剂中的研究进展及应用 摘要：本文研究了纳米材料被作为吸附剂在分离和富集中的研究进展及引用。纳米材料主要包括金属、金属氧化物、富勒烯、碳纳米管等。 关键词：纳米材料；水处理；吸附剂 Research Progress and Application in Nanomaterials for Adsorbents Abstract：The research progress and applicaton of nancmaterials as adsorbents for separating and enriching in water pollution have been studied. Nanomaterials include metal,metal oxide,fullerene, carbon nanotubes and so on. Key words：nanomaterials ; water treatment ; adsorbents 一、引言 我国水资源的特点是总量大，人均量少。水资源的不足，加上地表水、浅层地下水的污染又减少了可供利用水资源的数量，形成了所谓的污染性缺水，造成了水荒。水污染对人体健康及工农业生产的持续发展带来了很大的危害。水在循环过程中，沿途挟带的各种有害物质，可通过水的稀释、扩散降低含量而实现无害化，这是水的自净作用。但也可能由于水的流动交换而迁移，造成其他地区或更大范围的污染。那么，我们需要对污水进行预处理才能将其排放到环境中去。在各种环境污染处理技术中，吸附法是广泛应用的方法。常用的吸附剂有活性炭、活性硅藻土、纤维、天然蒙托土、煤渣以及混凝剂等。纳米材料是一种有着巨大应用前景的吸附材料。纳米科学技术是20世纪80年代末崛起并迅速发展起来的新科技。纳米材料指尺寸大小为1~100nm的物质材料，与普通的块体材料相比，纳米材料具有较大的比表面和较多的表面原子，因而显示出较强的吸附特性。 二、纳米材料的吸附作用 对于纳米粒子的吸附作用，目前普遍认为：纳米粒子表面的表面羟基作用。纳米粒子的吸附作用主要是由于纳米粒子的表面羟基作用。纳米粒子表面存在的羟基能够和某些阳离子键合，从而达到表观上对金属离子或有机物产生吸附作用；另外，纳米粒子具有大的比表面积，也是纳米粒子吸附作用的重要原因。一种良好的吸附剂，必须满足比表面积大，内部具有网络结构的微孔通道，吸附容量大等条件，而颗粒的比表面积与颗粒的直径成反比。粒子直径减小到纳米级，会引起比表面积的迅速增加。当粒径为10nm时，比表面积为90m2/g；粒径为5nm时，比表面积为180m2/g；粒径下降到2nm时，比表面积猛增到450m2/g。由于纳米粒子具有高的比表面积，使它具有优越的吸附性能，在制备高性能吸附剂方面表现出巨大的潜力，提供了在环境治理方面应用的可能性。[1] 1.纳米金属的吸附作用 纳米金属的表面原子特别是处于边和角上的原子有较高的化学活性，这些原子正是催化剂的活性中心，也是吸附剂的活性位点。由于纳米金属原子簇具有较高的表面能，属于亚稳态，有团聚的倾向。目前主要有以下2种方法改变其稳定性：（1）用多孔的物质如Al2O3、SiO2、碳质材料和多聚物等作为载体，浸入金属盐溶液中，然后将金属离子还原为零价纳米金属原子簇而固定在载体上。（2）纳米金属的表面修饰。用纳米金属作吸附剂的也有报道，Kanel等在N2保护下，用NaBH4还原FeCl3制得了纳米零价铁即纳米铁，他们用纳米铁作为吸附剂对地下水中As（Ⅲ）的吸附行为进行了研究，结果表明，As（Ⅲ）的初始浓度和溶液的pH值对吸附有影响，最大吸附容量为3.5ng As（Ⅲ）/g纳米铁，并发现HCO3-、H4SiO4
(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