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第29卷第4期长春理工大学学报Vol129 No14 2 0 0 6年1 2月Journal of Changchun University of Science and TechnologyDec.2 0 0 6 收稿日期: 2006 - 08 - 30 作者简介:孙敬亮(1963 - ) ,汉族,吉林敦化人,副教授,主要从事为环境中污染物迁移转化规律研究, E - mail: Sunlignt112sohu1com 啤酒酵母对Pb 2 + 的生物吸附研究 孙敬亮,赵瑞雪,郑笑秋 (长春理工大学 化学与环境工程学院,长春 130022) 摘 要:研究了啤酒酵母对Pb2 +的生物吸附行为。酵母菌能有效结合Pb2 +, pH =6时吸附量最大,吸附50分钟 达到平衡。最大吸附量为102mg/g。Ca2 +、Mg 2 +及盐度对酵母菌吸附 Pb2 +的影响很小,常温可进行吸附。酵母 经盐酸预处理后吸附量增大。其吸附模型符合Langmuir等温吸附方程。 关键词:酵母;生物吸附; Pb2 + 中图分类号:TQ92011 文献标识码: A文章编号: 1672 - 9870 (2006) 04 - 0097 - 03 Study on Bio sorption of Ion - Lead by Yeast SUN Jingliang, ZHAO Ruixue, ZHENG Xiaoqiu (School of Chem ical and Environm ental Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022) Abstract: The beer yeast as the biosorption of Pb 2 + was studied.The yeast can effectively combine with Pb 2 +. The adsorptive capacitymay reach maximal value at pH =6. Adsorption can get to equalization af2 ter fiftyminutes . Themaximal adsorptive capacity is 10 2mg/g . Salinity and Ca2 + 、Mg 2 + have not signifi2 cant effect on the biomaterial uptake.The adsorption can proceed at the room temperature. After the yeast is pretreated by acid, the adsorptive capacity can increase.The model of absorption is fit forLang2 muir Isotherm Adsorption Equation. Key words: yeast;bio sorption; Pb 2 + 近年来,生物吸附法处理含重金属废水引起了 环境工作者的重视。生物吸附剂主要是菌类、淀 粉、纤维以及藻类等。生物吸附又可分为死体吸附 和活体吸附,其中生物死体表现出和金属更强的结 合性,死体细胞还有无需供应细胞生长的营养及不 受环境的影响等优点,使用生物材料处理和回收含 铅废水的技术是既简单又经济的治理方法。生物材 料对重金属天然的亲和力,可用以净化浓度范围较 广的含铅离子废水以及含混合金属离子的废水。与 传统的处理方法相比,生物吸附法具有如下优 点 1 - 3 : 在低浓度下,金属可以被选择性地去 除; 节能、处理效率高,不使用化学试剂,污泥 量极少;操作的pH值和温度条件范围宽,受 pH值影响小; 易于分离回收重金属; 吸附剂 易再生回用,无二次污染,排放水可回用; 泥中 金属可回收且菌泥可用作肥料。生物吸附技术在处 理重金属污染和回收重金属方面有着广阔的应用前 景 4 。生物吸附法将是废水深度处理的常用方法。 1 材料与方法 111 试剂 酵母菌(长春银瀑啤酒厂 ) : 经0145m微孔 滤膜抽滤,再用去离子水洗涤3次, 80 烘干,粉 碎,作为吸附剂。 硝酸铅水溶液: 2141310 - 3molL- 1 二甲酚橙贮备液: 21510 - 3molL- 1 20%六次甲基四胺-盐酸冲缓液 112 仪器 721E型分光光度计(上海光谱仪器有限公 司 ) ; L04 - 2型离心机(北京医用离心机厂 ) ; 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 长春理工大学学报2006年 BS - 1E型振荡培养箱(江苏金坛市宏华仪器 厂) 113 实验方法 称取200mg干菌体于250ml的锥形瓶中,加入 Pb 2 +标准溶液 ,于振荡机上振荡50分钟 (28 ) , 取振荡后液体于试管中, 4000r/min离心5分钟, 取上层清液2100ml用于Pb 2 +测定。Pb2 +采用分光 光度法测定:在六次甲基四胺-盐酸缓冲体系中, Pb 2 +和二甲酚橙生成红色络合物 ,用721E型分光 光度计在575nm波长处测定吸光度。在一定范围 内吸光度大小与Pb 2 +浓度成正比。 2 结果与讨论 211 pH值对吸附的影响 称取200mg (干重)酵母菌于6只250ml锥形 瓶中,各加入10ml 2141310 - 3 molL - 1的 Pb (NO 3)2溶液,用011 molL - 1 HCl或NaOH调节 pH值分别为210, 310, 410, 510, 610, 710。调 整溶液体积为100ml。然后置于振荡器上振荡 (28 ) 50 分钟。取振荡后液体于试管中离心5分 钟,取上层清液2100ml于25ml容量瓶中,加5ml 六次甲基四胺-盐酸缓冲溶液和5ml 21510 - 3mol L - 1 二甲酚橙溶液,定容。用分光光度计在 575nm波长处测定吸光度,以pH值、吸光值作 图,得图1。 图1 pH值对吸附的影响 Fig11 Effect of pH on the biosorption 由图1可知,随着pH值变大,酵母菌吸附 Pb 2 +的量增加。pH值为 6时,啤酒酵母的吸附量 最大,为最适pH值。溶液pH值对吸附量的影响 可解释为:溶液pH值同时影响吸附剂细胞表面金 属吸附点和金属离子的化学状态。pH值低时细胞 壁的表面基团会被水合氢离子所占据,由于斥力作 用而阻碍金属离子对细胞的靠近, pH值越低阻力 越大。当溶液pH值高时, H +浓度减少 ,会暴露 出更多的吸附基团,则有利于金属离子的接近并吸 附在细胞表面上。但pH值过高对金属离子的吸附 存在不利影响,当溶液pH值超过金属离子微沉淀 的上限时,在溶液中的大量金属离子会以不溶解的 氧化物、氢氧化物微粒形式存在,从而使吸附过程 无法进行。 212 振荡时间对吸附的影响 称取200mg (干重)酵母菌分别于6只250ml 锥形瓶中,各加入10ml 2141310 - 3 molL - 1的 Pb (NO3)2溶液,调节pH值为6,调整溶液体积 为100ml。然后置于振荡器上振荡(温度28 ) , 在不同的振荡时间下取下锥形瓶,分别测定10、 20、30、40、50、80分钟时吸光度。结果如图2。 振荡时间超过50分钟后吸光度无明显变化,表明 振荡时间50分钟即可达到吸附平衡。 图2 振荡时间对吸附的影响 Fig12 Effect of equilibrium ti me on the bioso rp2 tion 213 温度对吸附的影响 称取200mg (干重)酵母菌分别于6只250ml 锥形瓶中,各加入10ml 2141310 - 3 molL - 1的 Pb (NO3)2溶液,调节pH值为6,调整溶液体积 为100ml。调节振荡器的温度,振荡50分钟。两 组分别为常温28 和高温60,每个温度平行测 定3次。所得数据如表1。 表1 温度对吸附的影响 Tab11 Effect of temperature on the biosorption A (28)010250102601023 A (60)010340103501032 由表1看出,吸附平衡后,室温 (28 )时 测得的吸光度较小,表明此时酵母菌对Pb 2 +的吸 附较大,室温有利于吸附。因此常温下可进行生物 吸附的操作,升温不利于酵母菌对Pb 2 + 的吸附, 说明该吸附以物理吸附为主。 89 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第4期孙敬亮,等:啤酒酵母对Pb2 +的生物吸附研究 214 盐度及Ca 2 + 、Mg 2 +对吸附的影响 称取200mg (干重)酵母菌分别于5只250ml 锥形瓶中,各加入10ml 2141310 - 3 molL - 1的 Pb (NO3)2溶液,分别加入1100ml去离子水, 1100ml 013molLCaCl2,1100ml molL - 1MgCl 2, 1100ml 013 molL - 1NaCl, 调节pH值为6,调整 溶液体积为100ml。振荡 (28 )50分钟。分别 测定吸光度。所得数据如表2。 表2 盐度及Ca2 +、Mg2 +对吸附的影响 Tab12 Effect of salinity and Ca2 +、Mg2 +on the bio2 sorption 条件H2ONaClCa2 +Mg2 + 吸光度01025010260102301024 由表2可知, NaCl及Ca 2 + 、Mg 2 +存在与否 , 吸光度差别不大,说明水体中常见离子: Ca 2 + 、 Mg 2 +及盐度对酵母菌吸附重金属离子的影响很小 或不影响。原因可能是常见离子作为培养菌体的营 养盐大量存在,使得菌体对它们的吸附能力很小。 图3 吸附等温线 图4 Langm uir吸附等温线 Fig13 B ioso rption iso ther m Fig14 Langm uir absorbance iso ther m 215 预处理对吸附的影响 称取200mg酵母菌(干重 ) , 分别浸泡于011 molL - 1的 NaOH溶液中、011 molL - 1的 HCl溶 液中2小时 (28 )。然后用去离子水洗涤3次, 离心备用,以不经处理的菌体对照。把经过预处理 的酵母菌加入10ml 2141310 - 3 molL - 1的 Pb (NO 3)2溶液,调节pH值为6,调整溶液体积为 100ml。振荡 (28 ) 50分钟。分别测定吸光度。 所得数据如表3。 从表3可以看出,采用酸碱预处理酵母菌可以 对吸附率产生不同的影响,在实验条件下,经过 NaOH预处理的啤酒酵母的吸附率有所下降;经过 HCl预处理的啤酒酵母的吸附率有所提高。 表3 预处理对吸附的影响 Tab13 Effect of the bi om ass p retreat m ent w ith acid - alkaline on the bioso rption 预处理条件011 molL - 1NaOH 011 molL - 1HCl 不经处理 吸光度(A)011150101901025 吸附率(% )681329416691164 216 酵母菌对不同浓度Pb 2 +的吸附 称取200mg (干重)酵母菌分别于10只 250ml锥形瓶中,加入Pb (NO3)2溶液,瓶中溶液 浓 度 为0109653、012413、014827、016757、 017722、018688、019653、11207、11448、11931m molL - 1 ;pH值 为6;体 积 为100ml。振 荡 (28 ) 50分钟。然后分别测定吸光度。据吸光值 计算出平衡时Pb 2 +浓度 ,并按下式计算酵母菌的 吸附量: q =100 (c0 - c) / 200 其中:q 吸附量(m molg - 1 ) ; 100 吸附时溶液的体积(ml) ;c0 加入的Pb 2 +标准 溶液的浓度(m molL - 1 ) ; c 平衡时Pb 2 +浓 度(m molL - 1 ) ; 200 酵母菌的用量 (mg)。 所得数据列于表4,在一定的pH值及温度条 件下,生物吸附剂对金属离子的吸附量是金属离子 平衡浓度的常数。常用Langmuir方程对吸附量进 行描述。 Langmuir方程为: q - 1 = q - 1 max+ (kqmax) - 1 c - 1 q - 1与 c - 1呈线性关系 ,依据直线的截距、 斜率可计 算出qmax - 1、 (k qmax) - 1及 k 5,6。根据表 4做出图3, 图3表示pH值为6时的吸附等温线。 用Lang muir方 程对吸附等温线进行线性拟合,可以得到图4。由图4 可以看出q - 1与 c - 1具有良好的线形关系 ,酵母菌对 (下转第83页) 99 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第4期包剑,等:基于移动Agent的分布式入侵检测系统研究 节点的运行,观察系统的变化;在Host1再启动一 个新的网络传感器节点,连入系统,观察新的网络 传感器节点和整个系统能否正常运行;对Host3上 的网络传感器节点以及Host2上的控制中心节点进 行同样的测试。 结果表明,系统能及时检测到节点的失效,并 将失效节点从整个I DS中删除,系统依然正常工 作,并不因某个节点的失效导致整个系统失效;当 节点重启后,仍可连入系统,新增节点和整个系统 工作正常,不需要重启和配置系统。可见该系统具 有良好的健壮性和容错性,不因某个节点的失效而 导致整个系统的失效。可根据网络环境的需要灵活 地配置节点的位置和数量,系统具有良好的可扩展 性和灵活性。 表1 机器配置表 Tab11 Configuration table of computer 机器Host1Host2Host3 OSW indow XPW in 2000 ServerW indow XP CPUP4 214GHzP4 310GHzP4 216GHz 内存512M512M256M 网卡100M以太网卡100M以太网卡100M以太网卡 IP202119912301102 10112111011145 202119912301121 5 结束语 入侵检测技术的研究是目前网络安全研究的热 点,本文提出的基于移动Agent的分布式入侵检测 系统能自动收集系统环境中的数据并能将这些数据 分散处理后传回中央处理器,每个代理能根据环境 的变化和根据检测需求在网络中自由移动,大大提 高入侵检测系统的整体功能。移动Agent的优点很 多,但实现移动Agent并且要得到广泛有效的使 用,还存在着一些障碍:如移动Agent可移植性和 标准化,安全性问题等都直接影响Agent系统的实 用性。由于基于移动Agent的分布式入侵检测系统 的研究处于起步阶段,许多方面还很不完善,但这 并不妨碍移动Agent技术对入侵检测系统所起的重 要作用。 参考文献 1张云勇.移动Agent及其应用M .北京:清华大学 出版社, 2002. 2何炎祥,陈莘萌. Agent和多Agent系统的设计和应用 M .武汉:武汉大学出版社, 2001. 3刘洁,周颖杰,柏彦奇.基于Aglet的RT1数据交互 方法研究J .长春理工大学学报, 2005, 28 (3) : 67 - 69. 4任晓明,杨大鉴.移动代理的体系结构分析J .计 算机工程与应用, 2001,(1) : 62 - 64. 5冯新宇,吕建,曹建农.通用的移动Agent通信框架 设计J .软件学报, 2003, 14 (5) : 984 - 990. 6 MOSKOW ITZY I S, KANGZM H, CHANG L W.Ran2 domly roving agents for intrusion detection A .Proc 15th IFIPWG 11.3 Working Conference on (上接第99页) Pb 2 +的吸附符合 Langmuir等温吸附方程。 表4 酵母菌对不同浓度Pb2 +的吸附 Tab14 The bi osorpti on in varied conc

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