啤酒酵母吸附cu

啤酒酵母吸附cu

近年來，一種新的處理方法-生物吸附法（包括重金屬廢水）的效率和好處引起了環(huán)境人員的關(guān)注。與傳統(tǒng)的處理方法相比,生物吸附法具有如下優(yōu)點:在低濃度下金屬可以被選擇性地去除;節(jié)能、處理效率高;操作的pH和溫度條件范圍寬;易于分離回收重金屬;吸附劑易再生回用。因此,生物吸附技術(shù)在處理重金屬污染和回收重金屬方面有廣闊的應(yīng)用前景。國外學(xué)者在20世紀80年代初就開始了這方面的研究,大量研究結(jié)果表明,一些微生物如細菌、真菌、酵母和藻類等對金屬有很強的吸附能力。目前,生物吸附研究的發(fā)展趨勢是尋找對某種金屬具有高選擇性的吸附劑,以及對吸附劑固定化的研究。另外,吸附材料的選擇范圍從以前單一的活生物體擴大到“半存活”、“半完整”生物體,甚至死細胞。隨著生物吸附研究的深入,許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)死細胞或是“半存活”、“半完整”狀態(tài)的細胞能以相等甚至更高的效率吸附金屬,從而解決了由于高濃度金屬離子對活生物體毒性作用而使其應(yīng)用受到限制的問題。本文采用遼寧天湖啤酒廠的啤酒酵母自制吸附劑,進行重金屬離子銅的吸附研究。1材料和方法1.1細胞培養(yǎng)和儀器啤酒廢酵母遼寧天湖啤酒有限責(zé)任公司;生物吸附劑由遼寧天湖啤酒廠啤酒酵母自制;CuSO4·5H2O、HCl、NaOH均為分析純;啤酒酵母菌培養(yǎng)基每升無離子水加入20g葡萄糖、50g酵母粉、10g蛋白胨,pH調(diào)至7.0;0.45μm濾膜。HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋國華電器有限公司;101-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱上海滬南科學(xué)儀器廠;FA-2004電子分析天平上?？茖W(xué)儀器廠;GC-17A型氣相色譜儀日本島津;HITACHI180-80原子吸收分光光譜儀日本日立;PHS-3B型精密pH計上海雷磁儀器廠;HYG-Ⅱ型搖瓶柜上海欣蕊自動化設(shè)備有限公司。1.2實驗方法1.2.1懸濁液的制備在啤酒酵母菌培養(yǎng)24h后(500mL錐形瓶,25℃,振蕩培養(yǎng)),經(jīng)離心(6000r/min,15min)收集菌體,并用10mmol/LCa(NO3)2緩沖液(pH=4左右)洗滌3次,再用HPLC級丙酮洗滌3次,轉(zhuǎn)至烘箱烘干,然后再用液氮反復(fù)洗滌,研缽磨碎,最后溶解于10mmol/LCa(NO3)2緩沖液(pH=4)中,配制成一定濃度的懸濁液備用。1.2.2啤酒發(fā)酵母的預(yù)處理取適量啤酒酵母干菌粉,加入0.5mol/LNaOH于80℃水浴處理一定時間,離心收集菌體,80℃下烘干,研磨成粉。1.2.3葡萄糖母的固定化準確稱取一定質(zhì)量的啤酒酵母干菌粉,用去離子水配成一定濃度的菌懸液,采用海藻酸鈣凝膠包埋法進行固定化。1.2.4酵母cu2+濃度檢測分別取25mg/L的Cu2+溶液于8個300mL的錐形瓶中;調(diào)節(jié)溶液pH分別為2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0;從每個錐形瓶中均取5mL溶液于50mL容量瓶,稀釋至刻度,由此確定反應(yīng)前的重金屬離子濃度;在錐形瓶中各加入0.1g酵母,混合均勻,在室溫下放在生物培養(yǎng)振蕩器上接觸反應(yīng),振蕩速率150r/min;振蕩2h后,用針筒取樣10mL,用微孔濾膜過濾于試管中,再移取2.5mL過濾于25mL容量瓶中,稀釋到刻度,由此可確定反應(yīng)后重金屬離子濃度;用原子吸收光譜儀,檢測用酵母處理前后的Cu2+濃度;整理數(shù)據(jù),計算生物吸附量。1.2.5接觸反應(yīng)時間對去除過程的影響控制其它條件不變,每隔一定時間進行取樣、分離、檢測,操作過程同上。1.2.6母濃度對cu2和離子吸附的影響控制其它條件不變,在0.5~3g/L范圍內(nèi),改變酵母濃度,每隔一定時間進行取樣、分離、檢測,操作過程同上。1.2.7濃度為cu2的影響選擇Cu2+作為變化參數(shù),控制其它條件不變,在20~140mg/L范圍內(nèi),改變Cu2+濃度,其他操作過程同上。2結(jié)果與分析2.1影響cu2+的因素由圖1可知,pH在一定的程度對酵母吸附Cu2+有一定的影響,且pH為4時,酵母對Cu2+的吸附效果最好,所以以后控制pH為4進行后續(xù)實驗。2.2酵母對cu2+的吸附由圖2可知,在0.5~4.0h范圍內(nèi),吸附量的變化是從23.28092~23.72449mg/g,雖然2h酵母對Cu2+的吸附最好,但吸附0.5h就已經(jīng)達到23.49604±0.338372mg/g。故此后采用吸附時間為0.5h進行后續(xù)實驗。2.3不同濃度酵母對cu2+的吸附量由3可知,酵母濃度在0.5~3g/L范圍內(nèi),吸附率的變化是從33.12%~99.18%,雖然0.5g/L酵母對Cu2+的吸附量最大,但吸附量卻隨著酵母濃度的增大而明顯下降。故此后采用酵母濃度為1g/L進行后續(xù)實驗。2.4金屬離子吸附法由圖4可知,隨著Cu2+的增加吸附量逐漸增大,且在80~140mg/L范圍內(nèi)吸附無明顯增加,考慮到金屬離子對酵母菌的毒害作用,故采用80mg/L進行后續(xù)實驗。2.5正交實驗設(shè)計一個L9(34)正交實驗,實驗方案如表1所示。實驗結(jié)果如表2、表3所示。3不同ph和離子濃度對酵母菌吸附cu2+的影響啤酒酵母具有吸附Cu2+的能力,其吸附過程受到pH、反應(yīng)時間、離子濃度及菌體濃度等因素的影響。在不使Cu2+沉淀的條件下,提高pH有利于吸附;反應(yīng)時間增長有利于吸附,在0.5~4.0h范圍內(nèi),0.5h時酵母對Cu2+的吸附最好;吸附量