粘質(zhì)紅酵母菌WT6-5對水中Pb2+的耐受性及吸附作用研究.pdf

1、含鉛廢水主要來自蓄電池、冶金、五金、機械、涂料和電鍍等工業(yè)生產(chǎn)過程。由于重金屬不能被生物降解，因此各國均將其列為水中優(yōu)先控制的污染物之一。目前含鉛廢水的物理和化學(xué)處理方法具有一定的局限性，而生物吸附法是利用微生物對重金屬的吸附和積累作用，從環(huán)境中超量吸收轉(zhuǎn)移一種或幾種重金屬，從而達到減少環(huán)境中重金屬含量的目的，同時微生物吸附重金屬具有操作簡便、選擇性強、處理效果好等優(yōu)點，因此近年來一直是重金屬廢水處理研究的熱點。
　　本研究從重金

2、屬尾礦土壤中分離篩選出具有重金屬抗性和高效吸附能力的優(yōu)良酵母菌菌株WT6-5，通過對菌株的形態(tài)與菌落特征觀察、生理生化特性分析和16S rDNA測序，鑒定其為酵母菌屬的粘質(zhì)紅酵母(Rhodortorulamucilaginosa)。研究了菌株WT6-5對Pb2+的耐受性和積累特性，確定其最大耐受量。利用單因素實驗和和響應(yīng)面法優(yōu)化了菌體對Pb2+的吸附條件，并在高效、穩(wěn)定的優(yōu)化條件下進行了吸附動力學(xué)研究，同時采用多種手段研究了高效抗性菌株

3、對Pb2+的吸附特征，初步闡明菌株WT6-5對鉛的吸附和抗性機理。獲得的主要研究結(jié)果如下：
　　菌株WT6-5對鉛的抗性實驗研究表明:WT6-5對Pb2+有較高的抗性，與普通培養(yǎng)基相比，菌株在YPD培養(yǎng)基中的耐受性更高，在液體培養(yǎng)基中對Pb2+的最大耐受劑量為750.00mg/L，同時菌體內(nèi)部對鉛也有一定的生物積累。
　　對WT6-5積累重金屬及抗性機理的研究結(jié)果表明:WT6-5對Pb2+的積累率在接種培養(yǎng)48h后達最大值，

4、對濃度為5.00mg/L的Pb2+的最大積累率為53.14％，對濃度為10.00mg/L的Pb2+的最大積累率為32.73％。WT6-5通過調(diào)節(jié)細胞膜透性、調(diào)節(jié)細胞中的蛋白含量、積累一定量的Pb2+以及提高SOD酶活性等機制增加細胞對Pb2+的抗性。
　　單因素條件下研究菌株WT6-5對鉛離子的吸附作用。探討了吸附時間、Pb2+初始濃度、吸附劑用量、pH值、溫度等因素對吸附Pb2+的影響。實驗結(jié)果表明，菌株WT6-5吸附Pb2+的

5、速度非常快，最佳吸附時間是10min，此時WT6-5對濃度為10.00mg/L的Pb2+吸附率已達到92.48％，30min時到達吸附平衡。 pH值對吸附作用有著較大的影響，吸附的最佳pH值范圍是4.50～6.00，pH值為5.00時效果最好。溫度對吸附的影響不大，在常溫條件下即能較好吸附。
　　通過Box-Behnken設(shè)計和響應(yīng)面法優(yōu)化菌株WT6-5吸附含Pb2+廢水的條件，確定該菌株的最佳培養(yǎng)條件:吸附時間為8min，Pb2

6、+初始濃度為6.80mg/L，溶液pH值為5.79，搖床轉(zhuǎn)速為133.84r/min，此時菌株WT6-5對Pb2+的實際吸附率達到96.58％，與理論預(yù)測值(97.30％)接近。
　　對菌株WT6-5吸附Pb2+的吸附等溫模式和吸附動力學(xué)進行分析，并通過掃描電鏡技術(shù)和紅外光譜技術(shù)對菌株的吸附機理進行探討。研究結(jié)果表明，Langmuir吸附等溫式和Freundlich吸附等溫式的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.9837和0.8852，因此菌株

7、對Pb2+的熱力學(xué)吸附過程可以用Langmuir吸附等溫線描述。菌株吸附Pb2+的過程可以用準(zhǔn)二級吸附速率方程來描述。通過掃描電鏡技術(shù)觀察到菌株WT6-5在吸附Pb2+后細胞形態(tài)發(fā)生改變，菌株細胞壁表面有許多片狀或顆粒狀的金屬沉淀物。通過紅外光譜分析可以推斷出WT6-5吸附Pb2+的主要位點為羧基、羥基、酰胺基、C-N基和硫羰基。
　　研究表明菌株WT6-5對重金屬Pb2+具有很好的吸附作用，是良好的重金屬吸附劑，在重金屬生物修復(fù)