(完整版)第五章生物吸附剂与重金属的生物处理
生物吸附法处理重金属废水研究进展
研究成果和不足：吸附法在重金属废水处理方面取得了显著的研究成果。首 先，针对不同种类的重金属废水，研究者们发现了多种高效、稳定的吸附剂，如 活性炭、树脂和生物质材料等。其次，通过改性技术，这些吸附剂的性能得到了 显著提升，为实际应用提供了良好的基础。此外，研究者们还研究了吸附剂的再 生和循环使用问题，为降低处理成本提供了有效途径。
生物吸附法处理重金属废水研 究进展
01 摘要
目录
02 引言
03 一、生物吸附法原理
04 二、影响因素
05
三、应用现状及未来 发展趋势
06 参考内容
摘要
本次演示综述了近年来生物吸附法在处理重金属废水领域的研究进展。生物 吸附法利用微生物、植物、藻类等生物体对重金属的吸附作用，实现对废水中重 金属的有效去除。本次演示介绍了生物吸附法的原理、影响因素、应用现状及未 来发展趋势，旨在为相关领域的研究和实践提供参考。
研究现状：在吸附法处理重金属废水的研究中，主要涉及吸附剂的选取和改 性两个方面。目前，常见的吸附剂包括活性炭、树脂、生物质材料等。活性炭具 有高比表面积、发达孔结构和良好的吸附性能，是重金属废水处理中最常用的吸 附剂之一。树脂作为一种高分子聚合物材料，对重金属离子具有较强的吸附能力。 生物质材料则具有来源广泛、可再生等优点，成为研究的新方向。
二、影响因素
1、生物体种类：不同种类的生物体对重金属的吸附能力存在差异。例如， 某些微生物具有较强的吸附能力，而某些植物则对某些重金属具有较高的选择性。 因此，选择合适的生物体是提高生物吸附效果的关键。
2、重金属种类和浓度：不同种类的重金属离子对生物体的吸附能力不同。 一般来说，高浓度的重金属离子对生物体的毒性较大，可能导致生物体死亡或降 低吸附效果。因此，在实际应用中，需要根据废水中重金属的种类和浓度选择合 适的生物体和处理条件。
微生物吸附实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解微生物吸附的基本原理和方法。
2. 掌握微生物吸附实验的操作技能。
3. 通过实验，研究微生物吸附对污染物去除的效果。
二、实验原理微生物吸附是一种生物吸附过程，指微生物表面通过物理或化学作用吸附污染物，从而实现污染物的去除。
本实验采用活性污泥微生物作为吸附剂，对模拟废水中的重金属离子进行吸附研究。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 活性污泥- 模拟废水（含有一定浓度的重金属离子）- 滤纸- 离心机- 电子天平- 烧杯- 移液管- pH计- 恒温水浴锅2. 实验仪器：- 721分光光度计- 紫外可见光分光光度计四、实验步骤1. 污染物吸附剂制备：- 称取适量活性污泥，用去离子水洗涤3次，去除杂质。
- 将洗涤后的活性污泥离心，弃去上清液，收集沉淀物。
- 将沉淀物置于烘箱中，在60℃下烘干至恒重，研磨成粉末。
2. 吸附实验：- 将制备好的吸附剂加入模拟废水中，搅拌均匀。
- 在不同吸附时间（如10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟）下，取一定量的混合液，用滤纸过滤，收集滤液。
- 测定滤液中重金属离子的浓度。
3. 数据处理与分析：- 计算不同吸附时间下吸附剂的吸附量。
- 分析吸附量与吸附时间的关系。
五、实验结果与讨论1. 实验结果：- 随着吸附时间的增加，吸附剂的吸附量逐渐增大，在一定时间后达到最大吸附量。
- 不同吸附时间下，吸附剂的吸附量与重金属离子浓度存在显著的正相关关系。
2. 讨论：- 微生物吸附是一种有效的重金属离子去除方法，具有操作简单、成本低廉、吸附效果稳定等优点。
- 吸附效果与吸附时间、吸附剂用量、溶液pH值等因素有关。
- 本实验结果表明，在一定时间内，吸附剂的吸附量随着吸附时间的增加而增大，这可能是由于吸附剂表面的微生物在吸附过程中逐渐吸附重金属离子，使吸附剂表面逐渐饱和。
六、实验结论1. 活性污泥微生物对模拟废水中的重金属离子具有较好的吸附效果。
2. 吸附效果与吸附时间、吸附剂用量、溶液pH值等因素有关。
生物吸附剂去除重金属试验
生物吸附剂去除重金属试验生物吸附剂去除重金属试验一、引言随着工业的快速发展，重金属污染已成为全球环境问题的重要组成部分。
重金属如铅、汞、镉、铬等在水体和土壤中的积累，对生态系统和人类健康构成了严重威胁。
传统的重金属去除方法如化学沉淀、离子交换、膜过滤等虽然在一定程度上有效，但存在成本高、操作复杂、易产生二次污染等问题。
因此，寻找一种高效、环保、经济的重金属去除方法成为当前环境科学领域的研究热点。
生物吸附剂作为一种新型的吸附材料，因其具有来源广泛、成本低廉、吸附性能良好等优点，受到了越来越多的关注。
本文将详细介绍生物吸附剂去除重金属的试验研究，包括生物吸附剂的种类、制备方法、吸附性能测试以及影响吸附效果的因素等方面。
二、生物吸附剂的种类（一）细菌类生物吸附剂许多细菌具有吸附重金属的能力，例如枯草芽孢杆菌、大肠杆菌等。
枯草芽孢杆菌表面具有丰富的官能团，如羧基、氨基、磷酸基等，这些官能团能够与重金属离子发生静电吸附、络合等作用。
研究发现，枯草芽孢杆菌对铅离子的吸附量可达到[X]mg/g，其吸附过程主要是通过细胞壁上的官能团与铅离子结合，形成稳定的复合物。
大肠杆菌在适宜的条件下，对镉离子也表现出较高的吸附活性，吸附率可达[X]%。
细菌类生物吸附剂的优点是繁殖速度快、易于培养和获取，但其吸附容量相对较低，需要进一步优化培养条件和改性处理以提高吸附性能。
（二）真菌类生物吸附剂真菌是一类广泛应用于生物吸附研究的微生物，常见的有酵母菌、霉菌等。
酵母菌如酿酒酵母，其细胞壁含有葡聚糖、甘露聚糖等多糖成分，这些多糖中的羟基、羧基等官能团能够与重金属离子发生吸附作用。
研究表明，酿酒酵母对铜离子的吸附量在一定条件下可达到[X]mg/g，吸附过程受溶液pH值、温度、初始离子浓度等因素的影响。
霉菌如黑曲霉，其菌丝体结构复杂，具有较大的比表面积，对重金属离子有较强的吸附能力。
黑曲霉对汞离子的吸附效果显著，去除率可高达[X]%。
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。
第六章 生物吸附剂的开发与重金属的去除2
32
1 细胞转化
• 指微生物代谢产生的及细胞自身的一些还原性物质将
氧化态的毒性重金属离子还原为无毒性的沉淀。微生 物通过氧化—还原，甲基化和去甲基化等作用将毒生 重金属离子转化为无毒物质或沉淀。
RCH 3
• Hg2+
→
RCH 3 CH3Hg+ → (CH3)2Hg
甲烷菌、大肠杆菌、假单胞菌
24
(二)真菌细胞壁
• 真菌细胞壁主要由各种多糖构成，它们经常和蛋白质、
脂和其他物质(如色素键合在一起。真菌细胞壁是多层、
微纤维结构。
• 真菌细胞壁的化学成分和结构特征都是不同的。各种
多糖(可高达90％)是真菌细胞壁的主要成分(见表6-2)。
• 藻类细胞壁和真菌细胞壁相似。
25
26
• 多糖常常与蛋白质量。
23
2．革兰阴性细菌的细胞壁
• 革兰阴性细菌的细胞壁只有0～80nm厚。肽聚糖在质
膜和外膜之间。
• 肽聚糖的厚度只有15～20nm，只占细胞壁材料的10％
左右，它的交联程度没有革兰阳性细菌高，在聚糖之 间只有一种肽键，外膜由脂多糖(LPS)、磷脂和蛋白质
组成。
• 革兰阴性细菌的表面负电荷主要来自于LPS的净负电荷。
9
重金属的危害——铅
• 无机铅(Pb2+)是一种代谢毒物和酶抑制剂，而有机铅(四
乙基铅和四甲基铅)比无机铅毒性更强。
• 少年儿童对铅的危害最为敏感，主要表现为智力发育
障碍和长期的脑损伤。
• 不同的专家建议的安全水平为全血中的0.2～0.8mg/L，
数值0.2mg/L似乎反应了世界范围内的最低值。全血中 的天然铅水平非常接近于引起中毒的低限，因而接触
5 吸附
A＋B k1 A·B k2
Langmuir 与 Freundlich方程的比较 Freundlich
q
Langmuir
p
水中乙醇在分子筛 上的吸附等温线
Langmuir
水中乙醇在活性炭 上的吸附等温线
Freundlich
5.2 活性炭吸附
5.2.1活性炭的制备
✓ 活性炭的应用形式： 粉末炭－ PAC 颗粒炭－GAC
解： （1）所需活性炭质量为：
120×103L/（24×60 min）×15min×450g/L＝562500g EBCT为15min时可处理水的体积为： 562500g/0.05g/L＝11250000L
（2）炭床寿命为：
11250000L/（120×103L/d）＝93.75d 由EBCT＝15min可得出，填充的炭床体积为： 120×103L/（24×60 min）×15min＝1250L
1) 臭氧可以控制微生物的繁殖 2) 生物活性炭能比较有效的去除小分子有机物 3) 臭氧氧化可改善活性炭的吸附能力 4) 有机物与臭氧反应的生成物更易于被微生物降解 5) 粒状活性炭产生吸附和生物降解的双重作用
吸附机理 （三步过程）
(1) 臭氧活性炭的特性
臭氧活性炭通常也称为生物活性炭，是指臭氧氧化与 活性炭吸附结合，通过臭氧对有机物的氧化作用为活性炭 上微生物的生长提供营养基质，同时通过臭氧分解为微生 物的生长提供充足的氧气，强化活性炭上微生物的生长， 通过微生物作用对水中的有机物、氨氮、微量有机物、嗅 味物质和消毒副产物前体物去除的过程。
5.2.3 影响活性炭吸附性能的因素
✓ 活性炭的性质 ✓ 吸附质的性质 ① 分子大小：过大的分子不可能进入活性炭小孔中。 ② 分子构型及极性：使液体表面自由能W降低得越多的吸附
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。
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
微生物处理重金属
近年来由于工业的迅速发展，人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤环境，引起严重的环境污染。
环境中的重金属具有长期性和非移动性等特性，对生物和人类产生了不利影响。
一、重金属污染的来源重金属污染的来源主要来源于采矿和冶炼，化石燃料的燃烧，工业排放的废气、废水、废渣等。
重金属随"三废"排放到环境中所造成的污染称为重金属污染。
排放重金属的行业和企业就是重金属污染源。
目前已有的除去重金属的技术为：1．场外修复方法：将土壤进行转移，再进行金属离子的去除。
缺点是花费高，过程较复杂，设备及技术要求高。
2．生物修复：利用生物对环境中的污染物进行降解，花费较少，对技术及设备要求不高，因而愈来愈受到人们的关注。
这主要指微生物修复技术，降低重金属的毒性，或积累在菌体内使之得到固定，但不能将重金属降解而去除。
（一）水体中的重金属污染1．自然状态水体中重金属的含量取决于土壤、岩石的相互作用，含量很低，无危害。
2．人为因素工业废水、未经适当处理的生活污水、污染土壤和废弃物堆置场受流水作用、富含重金属的大气沉降物的输入等。
3．污染物排放源集中在大、中城市。
4．危害途径直接饮水、食用被污水灌溉过的蔬菜粮食等。
水体重金属污染的传统处理方法包括：化学沉淀法、离子交换法、活性炭及硅胶吸附法、电化学法及膜分离法等。
但对于较低浓度的重金属离子废水处理效果不明显，操作费用和原材料成本相对较高，且存在二次污染，对大面积水域更受限制。
近年来，生物修复技术得到了广泛应用，取得了较理想的结果。
而生物修复重金属污染国内外研究较少，有湿地水环境中采集的生物膜吸附铅、镉的特性、微生物吸附剂对重金属的吸附特性，氧化亚铁硫杆菌对污泥中重金属生物淋滤的效果等。
其实微生物吸附重金属的材料来源广泛，包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体，它们个体微小，却与人类生活密切相关。
微生物处理重金属污染
微生物处理重金属污染摘要：重金属污染的修复是目前研究的热点之一，其中生物治理技术尤其得到了广泛关注。
利用菌类微生物的表面结构特性及其生化代谢作用，通过生物化学法、生物絮凝法等将重金属元素分离或降低其毒性，可达到治理污染的目的。
基因工程技术在这一领域的应用，加强了菌类和微藻的吸附、代谢、絮凝功能，提高了重金属污染的处理能力。
固定化技术的应用提高了治理重金属污染的效率及稳定性，有力地推动了重金属微生物治理技术的发展。
文章综述了近年来国内外在利用微生物及植物技术治理重金属污染方面的研究进展，并对其发展方向进行了展望。
关键词：重金属；微生物；研究现状；应用前景Review on Microbiological for Heavy MetalPollutionLI Dong-xiaoAbstract：Development in the treatment of heavy metal pollution at home and abroad by means of microbiological techniques were summarized，and present studies and application prospects of Biological chemical method，Biological flocculation method. the application of gene engineering technique and immobilized microorganism technique to heavy metal pollution treatment were introduced. The prospects of development of treatment technology for heavy metal pollution were also discussed.Key words：heavy metal pollution；microorganism；status; review1.前言由于工业的发展,重金属的使用越来越广泛,伴随而来的重金属污染问题也日趋严重。
6生物吸附剂与重金属去除
• 细胞吸收主要有两种形式——主动吸收和 被动吸附。 被动吸附是指细胞表面覆盖的胞外多糖 (EPS)、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 属间的结合。
3．固定床式反应器
• 该工艺过程是在间歇 搅拌式反应器的基础 上改进而成。含重金 属的废水和吸附剂均 连续进入反应器中， 经混合后形成悬浮液， 在适宜的运行条件下， 吸附反应结束，悬浮 液经过滤器将吸附剂 和废水进行分离。
3．固定床式反应器
在固定床式反应器中，颗 粒状的吸附剂以固体床层 方式填充于反应器中，含 重金属的废水自上而下缓 慢地通过床层。 为了保证床层的水流状态 和吸附效率，吸附剂的粒 径以1～3mm为宜。 缺点：水相中的杂质沉积 到吸附剂表层后会影响反 应器的水流状态。
• 目前已广泛使用各种细菌、真菌和海藻来 开发新的生物吸附剂，新开发的生物吸附 剂的主要特征应包括以下几点： ①操作适应性广—能在各种pH、温度及其 他溶液条件和加工过程下操作； ②金属选择性高—能从溶液中吸附各种重 金属离子而不受碱土金属离子的干扰；
③金属离子浓度的影响小—在低浓度下(≤10mg/L)和在较高 浓度下(≥100 mg／L)都具有良好的金属吸附能力； ④对有机物具有较高的耐受力—低浓度的有机物污染 (≤5g /L)不影响金属离子的吸附； ⑤具有较好的再生能力—再生步骤应简单，再生的生物 吸附剂的吸附能力与新鲜的生物吸附剂相比不应有明显的 降低。
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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。
微生物对重金属离子的修复，大致包括以下过程：转化(细胞代谢、沉淀和氧化还原作用)、吸附(化学吸附、物理性吸附)、絮凝(生物或其代谢物好絮凝沉淀)等。
1. 转化
通过生物作用改变重金属在水体和土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒以降低其在环境中的移动性和生物可利用性。
转化大多是通过微生物氧化还原以及甲基化和去甲基化等作用实现重金属离子价态之间的转变或实现无机态和有机态之间的转化，从而实现有毒有害的重金属离子转化为无毒或低毒形态的重金属离子或沉淀物，达到从水体或生态环境中去除重金属污染，修复受污染环境的目的。
2. 吸附
微生物利用自身细胞外某些特殊的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的重金属离子，再通过固液两相分离达到对重金属的削减、净化与固定作用。
生物细胞吸收重金属的方式主要有两种：一是活体细胞的主动吸收，重金属和细胞壁上的活性基团发生定量结合反应，包括传输和沉积两个过程；这种方式吸收重金属需要代谢活动提供能量，并且在这些过程中有一大部分只对特定元素起作用，一般过渡金属被优先吸收，而碱金属、铵、镁、钙不易被吸收；另一方式是细胞通过细胞壁上或是细胞内的化学基团(螯合物或吸附金属的胞外聚合物)与重金属螯合而进行被动吸收，通过物理性吸附或是形成无机沉淀而沉积在细胞壁上。
这种非特异性结合可以在死亡的细胞或其分解部分上发生。
一般不水解的金属离子主要通过离子交换的方式被细胞吸附，而那些易于形成聚核水解产物的金属离子则通过物理吸附沉积在细胞表面(如钍)。
3. 絮凝
利用微生物产生并分泌到细胞外，具有絮凝活性的代谢物去除重金属离子。
代谢物一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，这些分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。
目前普遍认可的絮凝机理是‘桥联作用’。
该机理认为絮凝剂大分子表面具有较高电荷或较强的亲水性和疏水性(如氨基、羧基、羟基)，能与颗粒通过离子
键、氢键和范德华力同时吸附多个胶体颗粒，在颗粒间产生“架桥”现象，形成一种网状三维结构而沉淀下来，从而表现出絮凝能力。
絮凝剂的絮凝能力与絮凝剂分子量、分子结构、形状及其所带基团有一定关系；一般而言，分子量越大，絮凝活性越高；线性结构的大分子絮凝效果较支链或交联结构的大分子絮凝效果要好。
处于培养后期的絮凝剂产生菌，细胞表面疏水性较强，产生的絮凝剂活性较高。
另外，一定浓度的金属离子可以加强絮凝剂分子与悬浮颗粒以离子键结合而促进絮凝(如钙离子)。
第二节生物吸附剂的种类
通常人们将用作生物吸附的微生物与适宜载体的结合称作生物吸附剂。
根据研究结果表明，一些微生物对重金属有很强的吸附作用，因此微生物菌体是重金属生物吸附剂的首选。
生物吸附剂实质上是指以微生物为主要原料通过明胶、纤维素、二氧化硅、海藻酸盐、聚丙烯酰胺、二异氰酸苯酯、胶原、金属氢氧化物沉淀等材料形成的固定化颗粒，具有对重金属的吸附作用。
经过固定化工艺改进后的菌体具有类似其他商品吸附剂的颗粒度、强度、孔径、亲水性和对腐蚀性化学品的抵抗力，同时减少了活细胞对所处环境的依赖，这些特征使它成为处理重金属废水的理想体系，且在废水处理过程中容易运输或分离，适应大规模处理工艺的需要。
采用固-液接触式反应器(固定床反应器、流化床反应器)能得到良好的处理效果。
有人(陶颖，王竞等)用假单胞菌发酵培养得到的细菌胞外聚合物作生物吸附剂，对水中的Cr6+的去除进行了研究，结果表明该吸附剂要求在酸性环境，pH 值为0.5—2.0效果最佳，其吸附特性符合Langmuir模型。
生物吸附剂及其适宜处理的金属
细菌生物吸附剂
细菌是地球上最丰富的微生物，细菌占地球生物总量的大部分。
许多研究表明细菌及其产物对溶解态的金属离子有很强的络合能力。
金属离子与细胞表面结构材料上的羧基阴离子和磷酸阴离子发生相互作用而被固定。
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。
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残基、膜或荚膜多聚体，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，在外层形成的特异的脂双层结构。
细菌与重金属的吸附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。
有研究表明，细菌中的芽孢杆菌属对重金属的吸附能力很强，如地衣芽孢杆
菌R08吸附Pd2+时，45min吸附量可达224mg/g。
多粘芽孢杆菌对铜的吸附能力达到62.72mg/g。
苏云金杆菌对多种金属具有抗性，还有一些芽孢杆菌如短小芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌对Ce(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Th(Ⅳ)、U(Ⅵ)等表现出高亲合性。
用死芽孢杆菌制成了商业用途的球状生物吸附剂AMT-BIOCLAIM获得了专利。
另外，假单孢菌属的菌株对重金属也显示出了较好的吸附能力。
如假单孢菌属的胞外高聚物产生菌GX4-1的发酵液经乙醇沉淀后，即得到吸附剂WJ-Ⅰ，其含多糖和蛋白质，能吸附水溶液中的Cr(Ⅵ)，吸附率最大可达98%，最大吸附量为9.34mg/g；嗜硝酸盐假单孢菌能吸附钴离子，且能抵抗一价离子的干扰。
蓝细菌如最大螺旋蓝细菌对镉的最大吸附量为43.63mg/g活细胞和37.0mg/g干细胞；。