國內外處理含重金屬廢水的方法很多，一般情況下，當廢水中重金屬濃度較高時(shí)，應用化學(xué)法、電解法等方法效果明顯，但是當廢水中重金屬濃度較低時(shí)，利用上述方法成本較高，經(jīng)濟效益不理想，在處理該類(lèi)廢水時(shí)多利用酵母菌、藻類(lèi)、谷物、霉菌等作為生物吸附劑以去除其中的重金屬離子。本試驗用釀酒酵母菌體作為吸附劑，研究了廢水pH 值、吸附時(shí)間、酵母添加量等影響因素對生物吸附的影響。
1 材料和方法
1．1 實(shí)驗菌株
釀酒酵母菌，購自中國普通微生物菌種保藏管理中心，編號為2．1188。
釀酒酵母菌用麥芽汁液體培養基培養24 h，6 000r/min 離心10min，去上清液，用去離子水洗滌2～3次，收集菌體備用。
1．2 試劑及儀器
試劑：麥芽汁培養基，BR(阿拉丁試劑); 氯化錳，四水、氫氧化鉀、乙醇、硝酸，以上均為分析純(上海國藥集團化學(xué)試劑有限公司); 水為重蒸二次水。
儀器：SP-3520AAPC 原子吸收分光光度計(上海光譜儀器有限公司); C-MAG HP7 控溫加熱板(德國IKA 公司); XW-80A 微型旋渦混合儀(上海滬西分析儀器廠(chǎng)); 85-2 型恒溫磁力攪拌器(上海司樂(lè )儀器廠(chǎng)); HS-2102 恒溫搖床(上海和呈儀器廠(chǎng)); Allegra 64R 離心機(BECKMAN COULTER 公司) 。
1．3 Mn2+標準溶液的配制
用去離子水將分析純MnCl2·4H2O 配制為Mn2+質(zhì)量濃度為1 000 mg/L 的儲備液。實(shí)驗設計為：檢測標準設為5 個(gè)，各標準中Mn2+的質(zhì)量濃度依次為0，1，2，4，6μg/mL。根據該設計用去離子水進(jìn)一步稀釋成實(shí)驗需要的Mn2+標準溶液。
1．4 吸附試驗
用移液槍定量吸取已知Mn2+質(zhì)量濃度的溶液于250 mL 錐形瓶中，加入定量的菌體，在控溫磁力攪拌器上進(jìn)行吸附實(shí)驗，測定吸附前后溶液中Mn2 +質(zhì)量濃度的變化。
1．5 測定及計算方法
樣品溶液中Mn2+濃度用原子吸收分光光度計測定。原子吸收方法的應用，關(guān)鍵的一點(diǎn)是標準曲線(xiàn)的建立，與之相對應的是標準溶液的配制。本研究使用原子吸收分光光度系統SP-3520AAPC 測定標樣，應用機內設置的多項式擬合的濃度最小二次法擬合標樣測定結果，得到擬合曲線(xiàn)圖，具體如圖1所示。
由圖1可見(jiàn)，A=0．008 5C2+0．235 7C+0．020 5，相關(guān)系數R 能達到0．999 3，證明多項式的擬合能準確地符合原子吸收的實(shí)際變化趨勢，測定結果準確可信。
2 結果與分析
2．1 溶液pH 值對吸附效果的影響
在溫度為25℃，Mn2+初始質(zhì)量濃度4μg/mL，釀酒酵母添加量為6．0 g/L，攪拌時(shí)間為60 min 條件下，考察溶液pH 值對吸附效果的影響。實(shí)驗結果如圖2 所示。
由圖2可見(jiàn)，隨著(zhù)溶液pH 值的升高，釀酒酵母對Mn2+的吸附率隨之增加，但pH 值與吸附率之間并不呈簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系，當pH=2 時(shí)，釀酒酵母對Mn2+的吸附率很小，當pH 值從2升至4時(shí)，釀酒酵母對Mn2+的吸附率迅速增加，當pH=5 時(shí)，釀酒酵母對Mn2+的吸附效果最佳，此后，吸附率又隨著(zhù)溶液pH 值的升高而減小。這是由于pH 值影響吸附劑表面電荷，當pH 很低時(shí)，溶液中大量存在的水合氫離子會(huì )與金屬離子競爭細胞壁上吸附活性位點(diǎn)，并使菌體細胞壁質(zhì)子化，增加細胞表面的靜電斥力，使得吸附率較低。隨著(zhù)溶液pH 值的升高，超過(guò)菌體表面的等電點(diǎn)，菌體表面的負電荷增加，吸附率隨之增加，當溶液pH 較高，達到了Mn2+的沉淀平衡常數，Mn2+會(huì )形成氫氧化錳的微沉淀沉積在菌體表面，從而造成吸附率減小。
2．2 吸附時(shí)間對吸附效果的影響
在溶液pH 值為5，作用溫度為25℃，Mn2+初始質(zhì)量濃度4μg/mL，釀酒酵母添加量6．0 g/L條件下，考察不同吸附時(shí)間對吸附效果的影響，實(shí)驗結果如圖3所示。
由圖3 可見(jiàn)，吸附過(guò)程分成兩個(gè)階段：第一階段是開(kāi)始吸附快速且吸附率較高階段; 第二階段是吸附率增速變緩的階段，吸附進(jìn)行到60 min 以后，吸附基本達到平衡，60 min 時(shí)的吸附率約為120 min時(shí)的94%。這表明生物吸附劑吸附Mn2+的吸附過(guò)程是快速表面吸附過(guò)程。
2．3 釀酒酵母添加量對吸附效果的影響
在溶液pH值為5，作用溫度為25℃，吸附時(shí)間為60 min，Mn2+初始質(zhì)量濃度為4μg/mL條件下，考察釀酒酵母添加量對吸附效果的影響，實(shí)驗結果如圖4 所示。
由圖4可見(jiàn)，當其余條件一定時(shí)，隨著(zhù)釀酒酵母添加量的增加，釀酒酵母對Mn2+的吸附率增加，當釀酒酵母的添加量達到8 g/L 時(shí)吸附效果最佳，此時(shí)Mn2+的吸附率達到70%。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結論
釀酒酵母對Mn2+具有較好的吸附作用，其吸附能力受到廢水pH 值、吸附時(shí)間及菌體濃度等條件的影響。弱酸性條件下有利于釀酒酵母對重金屬Mn2+的吸附。
利用釀酒酵母作吸附劑處理含Mn2+廢水具有高效、經(jīng)濟的優(yōu)點(diǎn)，特別是對于處理傳統方法不能處理的低濃度重金屬廢水具有獨特的應用價(jià)值。它既可充分利用環(huán)境資源，又能達到以廢治廢的目的，因此是一種應用前景很廣闊的重金屬廢水的處理手段。
