生物吸附剂及其在重金属废水处理中的应用进展_吕华

为处理废水的主要方法。为了深入贯彻党的生态发展观，建设环 量要远远小于氢氧化钠溶液处理过的海带对铜离子的吸附量，而
境友好型社会，我们要深入对生物吸附剂的研究，使各个企业结 被氢氧化钠溶液处理过的海带对铜离子的吸附量已经达到了
合生物吸附技术，加大对废水的处理力度。
８８．０ｍｇ／ｇ。这证明了化学改性还带在废水处理中有很大的应用潜
具有很高的吸附强度，对 Ｐｂ２＋ 和 Ｃｄ２＋ 有很大的吸附量，能在废水 Ｌａｎｇｍｕｉｒ 等温线的吸附模型，能在生产中得到广泛应用。
处理中的到广泛应用。尹华学者研究了产朊假丝酵母、解脂假丝 2.4 其他生物吸附剂
酵母结合活性污泥对电镀废水中重金属离子的处理性能。结果表
除了以上几种主要的吸附剂之外，有学者发现胡萝卜渣能有
附剂。研究表明，通过调整吸附 ｐＨ 值，金属离子初始浓度、作用时 南大学，２００８．
间等因素，使大豆秸秆吸附剂对 Ｃｕ２＋ 的吸附能力达到了应用要 ［４］关晓辉，秦玉春，秦玉华，等．纳米 Ｆｅ３Ｏ４ 负载的浮游球衣菌去除
求。通过对实验数据进行后期的拟合处理，朱波学者得到了这种 Ｃｒ（Ⅵ）的研究［Ｊ］．环境科学，２００７，２８（９）：２０９６－２１００．
间等因素后，使其符合 Ｌａｎｇｍｕｉｒ 和 Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ 吸附等温方程，在 的吸附能力更强的生物吸附剂等待着人们的发现与研究。
实际生产中具有应用潜力。Ａｋａｒ 等对葡萄孢霉吸附 Ｃｄ（Ⅱ） 和 Ｃｕ （Ⅱ）做了研究，在调整控制条件的基础上，研究出了最适吸附条件
3 结语
和最大吸附值。 2.3 农林废弃物
50
DOI:10.16317/j.cnki.12-1377/x.2015.01.051
科技论文与案例交流
生物吸附剂及其在重金属废水处理中的应用进展
吕华 （泰州学院 医药与化学化工学院 江苏泰州 ２２５３００）
摘 要：废水中常见的重金属离子包括：汞、铅、锰、镉
作用。李增新等学者将天然沸石与脱乙酰壳聚糖制成了吸附颗粒
关键词：生 物 吸 附 剂 ；重 金 属 ；废 水 处 理 ；应 用 进 展
离子交换树脂相近。藻类在吸附重金属离子上独特的能力使得他
们成为了生物吸附剂最主要的部分。这方面的研究中，何园、秦益
近年来，重金属污染严重，其对生态环境的危害引起了社会 民、范文宏等有重大研究进展。
各界的广泛关注，带重金属离子的废水主要来自于冶炼、颜料、汽
1 生物吸附技术的发展及其特点
力；范文宏在前人的基础上，将海带粉、海藻酸钠、明胶等物质配 置成了固化海带吸附剂，根据等温线方程，确定出了该吸附剂对
由于我国采矿，炼金，电解，农药，医药等行业的发展，铅、汞、 Ｎｉ２＋ 的吸附能力，表明其在 Ｎｉ２＋ 中有很强的应用价值。
铅、铬、镉、铜、锌等重金属污染日益严重，治理重金属污染成为保 ２．２．２ 细菌
与 污染小，而且吸附效果十分显著。（２）不易受环境（ｐＨ 值和温度） ２．２．３ 真菌
案 例 交
的影响。（３）金属能够被回收利用。（４）吸附剂能得以再生，可循环 使用。
2 生物吸附剂的种类及应用
真菌在自然界中广泛存在，他们具有制备方便，吸附量大、吸 附后分离方便等特点，人类已经发现的真菌大概有 １２ 万种，这些 真菌广泛的存在于生物圈的各个部分，无论是在空气中，还是土壤 中，都有着他们的存在。这些真菌主要包括单细胞的酵母菌、小型
护环境刻不容缓的问题。生物吸附法在这方面因其独特的优势受
研究表明，细菌对多种金属离子都有很强的富集作用。作为
到大量关注，发展生物吸附技术成为我国重要研究课题。生物吸 生物吸附剂的一类，细菌和放线菌都有着很好的研究潜力。屈艳
附法属于活性污泥法的一种。严格来说，只要是能从废水中分离 芬等学者研究了以细菌为主体的复合生物吸附剂 ＦＹ０１ 与活性污
附能力。她分析了 ｐＨ 值，金属离子浓度，接触时间等因素对去除 基金项目
wk.baidu.com效果的影响，做出了吸附效果曲线图并对 Ｌａｎｇｍｕｉｒ 等温线和
江苏省泰州市科技发展计划（指导性）项目（ＮＯ：２０１２２１０）。
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置中都设置有标尺，来根据标尺数据显示来提高分析的准确度。 在对实验进行分析处理时，所采用的硫化物标准液浓度要
法简单，而且保护环境等特点，广泛应用于各个企业的废水处理 性和良好的可再生性能，并且还要有理想的物理、化学性能，这需
环节，而且合理利用农林废弃物能够降低处理废水的成本，带来 要人们对生物吸附剂更进一步地研究。
巨大的经济效益。
参考文献
Ｇｕｐｔａ 等对糖厂的废弃物蔗渣灰进行了过氧化氢处理，并研 ［１］尚宇，周健，黄艳．生物吸附剂及其在重金属废水处理中的应用进
2.1 天然有机吸附剂
用溶胶再凝胶的方法得到了硅载细胞壁生物吸附剂 Ｓ－ｌ。研究表
程发等人对壳聚糖及其螯合性能的研究，为壳聚糖在生物吸 明，该吸附剂对 Ｐｂ２＋ 和 Ｃｄ２＋ 具有较强的吸附量，对 Ａｇ２＋ 具有较强
附领域的应用做出了重要贡献。研究表明，壳聚糖的重要衍生物 的吸附强度。李川和他的团队对酵母菌进行自溶处理，得到其中
流
随着生物吸附剂的发展，其种类已由早期的微生物为主变为 霉菌以及能够产生子实体的大型真菌。虽然这些真菌中的大部分 目前包括微生物、无生命的动植物碎片及活体生物系统在内的多 都能应用于工业生产，但是真菌吸附剂主要有酵母菌和霉菌两种。
种吸附剂形式。判断一种物质是否为合适的吸附剂，一般需要考 ２．２．４ 酵母菌
经过化学处理，霉菌对 Ｃ（ｒ ＶＩ）具有一定的吸附能力。Ｓｕｄｈａ 对重金属的吸附因子，使得三裂叶豚草也有了作为一种新型的生
等的研究结果表明，经过不同的试剂处理过的根霉对 Ｃ（ｒ ＶＩ）有一 物吸附剂的潜力。这些科学家的努力都表明除了主流生物吸附剂
定的吸附能力；在调整合适的 ｐＨ 值，初始经书离子浓度，接触时 之外，还有多种生物吸附剂具有开发潜力。也许还有着许多未知
能 技
术 降解，一般的处理方式只是直接点燃，或者作为饲料和土地的肥 废水技术手段，但是，生物吸附剂的研究进展一直缓步前进，其中
料，但是大部分的农林废弃物都得不到有效的利用，没有收到人 的吸附机理并未明确，而且有效的生物吸附剂需要满足的条件很
们的重视。故而农林废弃物具有价格低廉，吸附效果显著，使用方 多，不仅要保证在吸附处理过程中的吸附效率，还要具有低成本
等，它们进入人体后，将对人体的肾脏、肝脏、神经系统等
制剂，使壳聚糖吸附在天然沸石上，在工业上有很好的应用。
造成严重危害。 去金属离子的传统方法有很多种，但多数
2.2 微生物
效果不佳。 近几年，生物吸附技术发展迅猛，被广泛应用于
２．２．１ 藻类
各个企业的废水处理。相比于传统的去金属离子方法生物
藻类是微生物吸附剂中的重要组成部分，多用于去除工业废
明，次红方法使用的 ｐＨ 值范围广，对肺水肿铬的去除率较高，能 效吸附 Ｃｒ（Ⅲ）、Ｃｕ（Ⅱ）和 Ｚｎ（Ⅱ），而且吸附方程满足 Ｌａｎｇｍｕｉｒ，胡茂
达到 ９１％以上。
盛发现了三裂叶豚草对重金属 Ｃｕ２＋ 也有的吸附规律，利用匀浆单
２．２．５ 霉菌
细胞的制备技术并结合负压空化的技术手段提取出三裂叶豚草
何园以处理之后的海藻为研究对象，将其运用与电镀水的处
车制造等企业。不同类型的企业所排废水的重金属含量、种类有 理中，主要吸附金、银、铜、镍等贵重金属。并改变 ｐＨ 值，金属离子
所不同。对不同的重金属离子的吸附方法也都各不相同。目前常 浓度、吸附剂浓度等因素，解析了生物吸附等温线方程和吸附、解
用的废水处理技术主要有物理沉淀法，化学萃取法，氧化还原法， 析动力学变化规律，确定了其最佳应用条件，为藻类生物吸附剂
论
附具有极佳的吸附效果，原因在于实施者无需对生物死体提供营 将浮游球衣菌负载在纳米 Ｆｅ３Ｏ４ 上制成符合吸附剂，研究其对 Ｃｒ 养，它也不易受环境变换的影响，具有很强的金属离子结合能力。 （ＶＩ）的吸附性能，结果表明 ｐＨ 值在 ２￣３ 之间时，该吸附剂对 Ｃｒ
文 与传统的金属离子处理方法相比，生物吸附法具有以下优点：（１） （ＶＩ）的单位吸附量达到了 ０．０２１７ｍｍｏｌ／ｇ。
吸附技术有着明显的优势。本文主要结合了前人的研究和
水、被污染的地下水、电镀废水、矿物加工废水中的重金属离子如
实验，介绍了生物吸附技术的含义及其发展，并对生物吸
Ｐｂ２＋、Ｐｄ２＋、Ａｇ２＋、Ｃｒ２＋、Ｈｇ２＋、Ｃｕ２＋ 等，吸附效果显著。部分大型海藻吸
附技术目前的应用情况进行了归纳总结。
附效果比其他微生物高出许多，甚至超过了活性炭、天然沸石，与
虑 ５ 个方面：平衡吸附容量、对目的物的选择吸附性能、吸附速
朱一民等对啤酒酵母菌进行了研究，发现其对 Ｈｇ２＋、Ｃｄ２＋、Ｐｄ２＋
度、吸附机械稳定性和应用成本．下面根据这些条件，对目前主要 具有极强的吸附性，去除率分别达到了 ９６％、９３％、９４．４％；李川等
集中吸附剂的种类和应用进行介绍。
则使酵母菌自溶得到了细胞壁，并用硅酸乙酯制备了硅溶胶，利
农林废弃物也可直接用于废水处理，主要是由于农林废弃物
废水中的重金属离子是环境污染的重要角色，也是在进行废 水处理的过程中最为困难的部分。用传统的处理方法对含重金属 离子的废水进行处理不仅耗时耗力，还会浪费大量的金钱，影响
工 业
节 具有较高的孔隙度，利于金属离子的物理吸附，且一些农林废弃 企业的发展。使用生物吸附剂进行废水处理，具有使用方便，操作
物含有大量活性物质，也对金属离子的吸附有很强的吸附作用。 简单，成本低廉等优点。而且与传统的处理方法不同，使用生物吸 农林废弃物主要有树皮、果壳、甘蔗渣、秸秆等类型。这些农林废 附剂对废水进行处理还能够对有毒金属和一些稀有金属进行回 弃物作为农业和林业生产过程中产生的废弃品，再生周期短，易 收，所以，生物吸附剂是一项非常有应用性和发展前景的重金属
生物吸附法等。相比于前几种处理方法，生物吸附法具有效率高， 投入到实际废水处理应用中奠定了基础；秦益民研究了改性海带
成本低，价格低廉，吸附迅速，废弃物便于储存与分离等特点。但 的吸附能力，通过对天然海带进行不同类型的化学处理，试验出
是目前的生物吸附技术发展时间短暂，水平尚不成熟，还没有成 了不同的铜离子吸附能力，结果表明，天然海带对铜离子的吸附
控制在 ０．０２ ｍｇ／Ｌ～２．００ｍｇ／Ｌ，这样能够有效维持液剂间的反应 关系。在测定中要进行反复测定，取其平均值才能达到测定的准 确度。 2.3 对连续性流动分析法的应用前景分析
由于连续性流动分析测定方法全部都是自动化处理，这样就 能较少由于人为操作不当造成的测定误差。另外全自动化的实验 操作，对需要的试液剂量也能做到智能调配，这样也就确保了测 试中各种所需条件的完整科学性。另外该种测定方法在对水中硫 化物进行预处理测定时，各个模块测定之间互不干扰，在同一个 试验中可以进行多个小的反应，这样就能进行多项目分析。此外， 这种预处理测定方法对实验过程中的反应数据分析也比较快，与 手工测定相比，其精确度也比较高。利用该种测定方法能够充分 彰显自动化测定的优势，所以这种测定方法也必将会代替传统的 人工测定，会越来越被广泛使用。
科 出金属离子的生物体都可以称之为生物吸附剂。比较常见的生物 泥对含铬废水的吸附性能，研究表明，他们协同作用处理的通用 吸附剂包括菌类、淀粉以及藻类等。按照生物体的不同特征，我们 电镀废水与康力电镀废水效果，比 ２ 者单独作用分别高出 ３９．８％
技 又可以将生物吸附分为两种：死体吸附与活体吸附。其中死体吸 和 ４４．６％；关晓辉等学者研究了浮游球衣菌的吸附性能，学者们
Ｎ．Ｏ－ 羧甲基壳聚糖，因同时含有胺基和羧基，能使 Ｚｎ２＋、Ｐｂ２＋、 空细胞壁。再将细胞壁与硅酸乙酯结合，制成了半径为 ２５０ 到
Ｈｇ２＋、Ｃｕ２＋ 等多种金属离子在溶液中沉淀，在废水处理中有着重要
《资源节约与环保》 ２０１５ 年 第 １ 期
科技论文与案例交流
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６００μｍ 的硅载细胞壁生物吸附剂 Ｓ－ｌ。实验证明，Ｓ－ｌ 对 Ａｇ２＋ 离子 Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ 等温线进行模拟，结果表明，这种生物吸附剂更符合
究了它对 Ｐｂ２＋ 和 Ｃｒ６＋ 的吸附能力。结果表明，这种类型的吸附剂 展［Ｊ］．河北化工，２０１１，１１：３５－３７．
能在 ６０ｍｉｎ 中内去除 Ｃｒ６＋，８０，ｍｉｎ 内去除 Ｐｂ２＋；朱波对大豆秸秆用 ［２］李玉．中国食用菌产业的发展态势［Ｊ］．食药用菌，２０１１（， １）：１－５．
柠檬酸进行改良，制备出对重金属离子有较强吸附能力的秸秆吸 ［３］李莲．新型生物吸附剂豆渣对水中 Ｃｄ２＋ 和 Ｚｎ２＋ 的吸附［Ｄ］．湖
新的生物吸附剂的吸附等温线，实验结果能够有力的证明，这种 作者简介
植物纤维性生物吸附剂具有很好的应用前景。李莲对豆制品废弃
吕华（１９８２—），女，汉族，江苏泰兴人，硕士研究生（学历），讲
物豆渣做了生物吸附剂研究，发现其对 Ｃｄ２＋ 和 Ｚｎ２＋ 具有相当的吸 师，主要研究方向：环境材料和水污染控制。