【正文】 、真菌和海藻來開發(fā)新的生物吸附劑，新開發(fā)的生物吸附劑的主要特征應包括以下幾點： ①操作適應性廣 — 能在各種 pH、溫度及其他溶液條件和加工過程下操作； ②金屬選擇性高 — 能從溶液中吸附各種重金屬離子而不受堿土金屬離子的干擾； ③ 金屬離子濃度的影響小 — 在低濃度下 (≤10mg/L)和在較高濃度下 (≥100 mg／ L)都具有良好的金屬吸附能力； ④對有機物具有較高的耐受力 — 低濃度的有機物污染 (≤5g /L)不影響金屬離子的吸附； ⑤具有較好的再生能力 — 再生步驟應簡單，再生的生物吸附劑的吸附能力與新鮮的生物吸附劑相比不應有明顯的降低。 ?一種稱為 AlgaSORB的生物吸附劑 (使用專利載體硅膠作為固定化載體 )近年來被用于從工業(yè)廢水或污染的地下水中回收重金屬。 。 ?以海藻酸鹽 NaAlg為例來說明二價金屬離子(Me2+)與多糖之間的離子交換： ?2NaAlg + Me2+ — Me(Alg)2 十 2Na+ ?研制新的微生物固定化技術來生產新的生物吸附劑、選育新的具有不同的或更好的生物吸附性質的微生物新品種、闡明與生物吸附作用有關的細胞壁成分、確定生物吸附劑內的金屬結合位點和理解金屬吸附機理。 ?另一個生物吸附劑的豐富來源是海洋。 ② 生物回收系統(tǒng)有限公司 (北美，拉斯維加斯 )，該公司用硅膠或聚丙烯酰胺凝膠固定的淡水藻小球藻（ Chlorella）菌體開發(fā)了吸附或回收金屬離子的生物吸附劑。這些生物吸附材料既可以在低濃度的重金屬廢水中回收重金屬，也可以在較高的金屬離子濃度下操作。 六、生物吸附劑的應用 ?使用具有吸附金屬離子能力的活性污泥或生物膜可在某種程度上從含有重金屬離子的工業(yè)廢水中收集和回收重金屬離子。 4．脈沖接觸式反應器 ?脈沖接觸式反應器是指在 適宜的進水水力負荷 條件下，吸附達到 飽和的生物吸附劑 能夠及時地從反應器進入 再生系統(tǒng) ，新鮮的吸附劑同時從脈沖槽中快速補充，反應器的吸附劑采取 “吸附 — 排空 — 補充” 的方式周期運行。含重金屬的廢水和吸附劑均連續(xù)進入反應器中，經混合后形成懸浮液，在適宜的運行條件下，吸附反應結束，懸浮液經過濾器將吸附劑和廢水進行分離。 五、生物吸附工藝過程 1．間歇攪拌式反應器 ? 在間歇攪拌式反應器中，顆粒狀的生物吸附劑與重金屬廢水只有充分接觸、實現固液兩相的均相混合，才能有效地去除廢水中的重金屬離子。 ? 螯合作用是一個配基上同時有兩個以上的配位原子與金屬結合而形成具有環(huán)狀結構的配合物的過程。二價金屬離子能夠與這些多糖的陽離子發(fā)生離子交換。研究結果表明，在微生物處理重金屬廢水過程中，被動吸附是細胞吸收的主要形式。 ? 陰溝腸桿菌 (Enterobacterchoacae)能將 Mo6+還原形成鉬藍而凈化 Mo6+廢水，在這一過程中 NADH和 N,N,N,N,— 四甲基 — 對苯二胺作為 Mo6+ 還原的氫供體，并且 Mo6+ 還原還與糖酵解和電子傳遞有關 . ? 從植物根瘤上分離到的抗汞根瘤菌，其抗汞能力與還原酶和有機汞裂解酶有關； ? 青霉菌 BS1能將 Cr6+還原為 Cr3+而降低 Cr6+的毒性； ? 硫酸鹽還原菌 (SRB)在厭氧條件下產生的H2S和廢水中的 Zn2+反應生成金屬硫化物沉淀而得以去除廢水中的 Zn2+離子。 ?一般來說，金屬的生物吸附是以其結合機理為基礎的。 ?能與 F形成很強化學鍵的金屬離子就稱為“硬金屬”，如 Na+、 Mg2+和 Ca2+等。磷酸二酯和羧基使真菌細胞壁表面帶有電荷。真菌細胞壁是多層、微纖維結構。 (2) G細菌的細胞壁 ?革蘭陰性細菌的外膜由脂多糖 (LPS)、磷脂和蛋白質組成，鎂離子對分子的化學穩(wěn)定性具有重要作用。 細菌細胞壁 （ 1）革蘭陽性細菌的細胞壁 ?肽聚糖帶有陰離子基團，具有網絡結構，允許分子量為 1 200～ 70000的分子通過。 四、生物吸附機理 （一）微生物細胞壁的結構特征 細菌、真菌和藻類微生物細胞與動物細胞的最大區(qū)別在于細胞原生質膜外有明顯的細胞壁，其在微生物吸附重金屬離子的過程中起著重要作用。 例如，海洋微生物可將 pb2+和 Cd2+從海水中分別富集 105倍和 105倍。 ?磷酸基與鈾形成穩(wěn)定的復合物，羧基只有當磷酸基飽和時才起作用。 ?Tezuka （ 1968 ）認為：活性污泥細菌在二價陽離子如 Cu2+或 Mg2+幫助下的可逆絮凝，是帶負電荷的細胞表面與溶液中的陽離子之間形成離子鍵橋的結果。他描述了在清除污染的過程中增殖的微生物“有巨大表面積的膠狀基質能吸附放射性材料”。 ?金屬陽離子可被細胞表面的負電荷位點所吸附。許多微生物能將污水和污泥中的砷轉化成三甲基砷。 ?具揮發(fā)性的三甲基砷也對人體有毒害作用。 利用細菌消除汞污染 ?Chakrabarty把抗汞質粒轉移到惡臭假單孢菌中，在含 50~70?g/ml HgCl2的培養(yǎng)液中，該菌仍能生長，并將離子汞轉化成 Hg0。某些抗藥性質粒同時 也具有抗汞和抗砷的基因。 ?甲基汞的毒性比汞 Hg+或 Hg2+大 100倍，神經毒素，在水體中較多地富集于魚類和貝類中，人食用了含汞的魚、貝以后，可引起腦細胞的破壞而死亡。 Hg+常成二聚體： Hg+Hg+，但其可進行如下的化學歧化作用： Hg+Hg+ Hg2+ + Hg0 ?主要的汞礦是硫化物， HgS俗稱朱砂； ?溶解性極低，在厭氧環(huán)境中一般無變化，通氣條件下 HgS發(fā)生氧化作用，這可能是由于硫桿菌屬的細菌作用，形成了 Hg2+。 二、汞的污染和微生物轉化 ?在土壤和水體等自然環(huán)境中，汞的濃度很低，一般不超過 1ppm，但由于它在工業(yè)中被廣泛利用，煤炭，石油等燃料中也含有一定量的汞，同時，它也是某些農藥的成份。 ?污染的重要特征是能轉化成各種不同形態(tài)，并通過分散和富集作用而遷移。 ?起作用的微生物： 黃桿菌 (Flavobacterium sp. ) 球擬酵母 (Torulopsis sp. ) 硫桿菌 (Thiobacillus sp. ) 木霉 (Trichloderma sp. ) 2,4D (2,4二氯苯氧乙酸 ) ?參與降解苯氧乙酸類除草劑的已知微生物 ?節(jié)桿菌屬 (Arthrobacter) ?生孢食纖維菌屬(Spotooytophaga) ?諾卡菌屬 (Norcardia) ?鏈霉菌屬 (Streptomyces) ?曲霉菌屬 (Aspergillus) ?假單孢菌屬 (Pseudomomas) ?枝動菌屬 (Mycoplana) ?無色桿菌屬 (Achromobacter) ?黃桿菌屬 (Flavobacterium) ?棒桿菌屬 (Corynebaeterium) ?微生物對苯氧乙酸的代謝速率和程度各不相同，除黑曲霉 (Aspergillus niger)只能把羥基引入芳香環(huán)外，其余的各個種都能完全地或近乎完全地降解苯乙酸，使其失去芳香環(huán)的結