【正文】 通過海洋微生物“直接從水中吸附”而積累，而且上述性質(zhì)與細(xì)胞的生命功能無關(guān)。使用死的微生物細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用可以分開進(jìn)行，以便更好地控制生物吸附劑吸附重金屬離子的。 ?根霉和枯草芽孢桿菌可能是研究得最廣泛的生物吸附劑，有證據(jù)表明這些微生物菌體的離子交換在金屬離子的吸附方面起著重要的作用。 實(shí)驗(yàn)依據(jù)： ?細(xì)胞壁上具有較高的磷酸鹽含量。大腸桿菌有羧基，而巨大芽孢桿菌同時(shí)具有羧基和磷酸基。 三、生物吸附材料的種類 ?重金屬的微生物吸附： 一些微生物如細(xì)菌、真菌和藻類對(duì)重金屬有很強(qiáng)的吸附作用，微生物菌體是重金屬生物吸附劑的首選材料。 ?細(xì)菌是地球上最豐富的微生物，地球上的總生物量大約為 1018g，細(xì)菌占了其中的大部分。根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)和組成，細(xì)菌細(xì)胞壁帶有負(fù)電荷使得細(xì)菌表面具有陰離子的性質(zhì)。 ?微生物細(xì)胞壁的特殊結(jié)構(gòu)，在很大程度上決定著其對(duì)金屬的吸附，如細(xì)胞壁的多孔結(jié)構(gòu)使活性化學(xué)配位體在細(xì)胞表面合理排列，使細(xì)胞易于和金屬離子結(jié)合。 EPS主要由蛋白質(zhì)和多糖構(gòu)成，其比率大約為 3:1。 ?所有細(xì)菌的細(xì)胞壁都具有共同的特征：含有肽聚糖 。 微生物細(xì)胞壁結(jié)合金屬離子的能力不僅與功能基團(tuán)的數(shù)量、類型和接近方式有關(guān)，而且與細(xì)胞壁網(wǎng)絡(luò)的孔徑、細(xì)胞壁骨架的空隙率有關(guān)，其中細(xì)胞壁骨架的空隙率決定沉淀和晶核的形狀和數(shù)量。表面負(fù)電荷主要來自于LPS的凈負(fù)電荷。 真菌細(xì)胞壁 ?真菌細(xì)胞壁主要由各種多糖構(gòu)成，它們經(jīng)常和蛋白質(zhì)、脂和其他物質(zhì) (如色素 )鍵合在一起。 ? 幾丁質(zhì)是 N乙酰 D葡萄糖胺的聚合物；纖維素是由 91,4糖苷鍵連接起來的吡喃型葡萄糖的聚合物；非纖維性的葡聚糖是己糖和戊糖，有時(shí)是糖醛酸的聚合物。在真菌細(xì)胞壁中還存在色素、聚磷酸鹽和無機(jī)離子。 海藻細(xì)胞壁 ? 海藻細(xì)胞壁在結(jié)構(gòu)上類似于真菌細(xì)胞壁，它是由多層的微纖維素骨架所構(gòu)成的，其主要成分是纖維素，并夾雜有一些無定性的物質(zhì)。 （二）金屬對(duì)生物分子的親和性 ?根據(jù)金屬離子與 F和 I離子結(jié)合強(qiáng)弱來確定金屬“硬度”并且對(duì)金屬進(jìn)行分類。相反，與 F形成弱化學(xué)鍵的金屬離子被稱為“軟金屬”，比如 Hg2+、 Cd2+和 pb2+等，一般都是有毒的重金屬。 ?Nierboer和 Richardson根據(jù)原子特性和金屬溶液化學(xué)性質(zhì)將金屬離子分為三類，即親氧、親氮和硫、過渡類 . A類 (親氧類 ) Li、 Be、 Na、 Mg、 A K、 Ca、 Sc、 Rb、 Sr、 Y、 Cs、 Ba、 La、Fr、 Ra、 Ac、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、Er、 Tm、 Yb、 Lu、 Th、 Pa、 U、 Np、 Pu、 Am、 Cm、 Bk、 Cf、Es、 Fm、 Md、 No、 Lr B類 (親氮、親硫類 ) Cu、 Rh、 Pb、 Ag、 Ir、 Pt、 Au、 Hg、 Ti、 Pb、 Bi C類 (過渡類 ) H、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 r刀、 Ni、 Zn、 Ga、 As、 Cd、 In、Sn、 Sb 生物體系中常見的官能團(tuán) 親 A類金屬離子的官能團(tuán) 其他的重要官能團(tuán) 親 B類金屬離子的官能團(tuán) F， O2， OH， CO32， SO42， ROSO3， NO3， HPO42， PO43， ROH， RCOO， =C=O， ROR’ Cl， Br， NO2， NO3， SO42， RNH2， R2NH, R3N， =N， CONHR， O22 H， I， R, CN， CO， S2， RS， R2S， R3As ?生物吸附 (biosorption)的機(jī)理主要有絡(luò)合、螯合、離子交換、轉(zhuǎn)化、吸收和無機(jī)微沉淀等。這些機(jī)理可以單獨(dú)起作用，也可以與其他機(jī)理結(jié)合在一起起作用，這取決于吸附過程的條件和環(huán)境。 ?微生物通過氧化 還原、甲基化和去甲基化等作用將毒性重金屬離子轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)或沉淀，微生物轉(zhuǎn)化作用與代謝和酶有關(guān)。 ?細(xì)胞吸收主要有兩種形式 —— 主動(dòng)吸收和被動(dòng)吸附。 ?電荷間的相互作用，是物化現(xiàn)象，與生物活性無關(guān)，這一過程速度較快。 ?微生物對(duì)金屬離子的吸附是可逆的 ?離子交換是與細(xì)胞物質(zhì)結(jié)合的金屬離子被另一些結(jié)合能力更強(qiáng)的金屬離子代替的過程。 ?例如，多糖是褐藻和紅藻的結(jié)構(gòu)成分，大多數(shù)天然存在的海藻多糖是以 Na+、 K+ 、 Ca2+ 、Mg2+離子的鹽形式存在。 ?離子交換過程常受溶液 pH的影響，其最佳酸度在 pH3～ 4之間。 ? 絡(luò)合作用是金屬離子與幾個(gè)配基以配位鍵相結(jié)合形成的復(fù)雜離子或分子的過程。螯合作用和絡(luò)合作用都是金屬離子與生物吸附劑之間的主要作用方式。 ?如幾丁質(zhì)和脫乙酰幾丁質(zhì)復(fù)合物上的大量磷酸鹽和葡萄糖醛酸，它們可以通過各種機(jī)制與金屬結(jié)合，其中磷酸、羰基以及蛋白質(zhì)和幾丁質(zhì)上的含 N配位體對(duì)金屬都有很強(qiáng)的絡(luò)合能力。因此反應(yīng)器的幾何尺寸、攪拌器的形式對(duì)提高固液兩相傳質(zhì)起著非常重要的作用。 2．連續(xù)攪拌式反應(yīng)器 ?該工藝過程是在間歇攪拌式反應(yīng)器的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。 3．固定床式反應(yīng)器 ?在固定床式反應(yīng)器中，顆粒狀的吸附劑以固體床層方式填充于反應(yīng)器中，含重金屬的廢水自上而下緩慢地通過床層。 ?缺點(diǎn)：水相中的雜質(zhì)沉積到吸附劑表層后會(huì)影響反應(yīng)器的水流狀態(tài)。 ?飽和的吸附劑能夠得到有效再生，同時(shí)，整個(gè)吸附工藝仍處于連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)， 5．流化床式反應(yīng)器 ?流化床式反應(yīng)器為上流式反應(yīng)器。 ?通過控制合理的操作參數(shù)和步驟，使懸浮態(tài)的出水溶液中吸附劑和水相中的金屬離子都達(dá)到預(yù)定的指標(biāo)。 ?由于重金屬離子對(duì)活的微生物具有毒性，影響了微生物的生長與繁殖，因此活細(xì)胞的應(yīng)用受到了一定的限制。 ?大多數(shù)生物吸附材料是使用具有特殊結(jié)合金屬離子能力的 死亡菌體 制成的。由于菌體的繁殖和重金屬吸附操作是分開進(jìn)行的，這些生物吸附材料可以處理對(duì)活細(xì)胞有毒的高濃度金屬離子。 ?目前，在北美至少有三家企業(yè)開發(fā)了商品化的生物吸附劑產(chǎn)品，其中有： ① B． V． SORBEX有限公司 (加拿大，蒙特利爾市 )，該公司使用各種不同類型的微生物菌體作為加工生物吸附劑的原料，開發(fā)了一系列用于金屬離子去除和域回收的生物吸附劑，既有能吸附各種金屬離子的廣譜生物吸附劑，也有只吸附單一金屬離子的特殊生物吸附劑。 ③高級(jí)礦產(chǎn)技術(shù)有限公司，該公司開發(fā)了以芽孢桿菌為基礎(chǔ)的廣譜生物吸附劑。 ?制備生物吸附劑的一個(gè)方法是從發(fā)酵工業(yè)獲得廢菌體，并用它從溶液中吸附重金屬。 ?使用固定化的海藻生物吸附劑可以為各種海藻菌體的生產(chǎn)開創(chuàng)一個(gè)新的、有利的商業(yè)應(yīng)用。 ?原核生物和真核生物的細(xì)胞壁都含有不同的多糖作為基本結(jié)構(gòu)。 ?闡明有關(guān)的金屬溶液化學(xué)和金屬結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、研究能增強(qiáng)其吸附性質(zhì)的化學(xué)或生物學(xué)方法等都是尋找具有高選擇性和高吸附能力的高效生物吸附劑的關(guān)鍵，必將會(huì)使生物吸附劑在將來有更廣