生物吸附.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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。,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,Ca,2,Mg,2,离子盐的形式存在，重金属离子可与之发生交换。,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,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害病亦称为水俣病。其区别为：前者称熊本水俣病；后者则为第二水俣病或新潟水俣病。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,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。,