啤酒酵母吸附cu

啤酒酵母吸附cu

近年来，一种新的处理方法-生物吸附法（包括重金属废水）的效率和好处引起了环境人员的关注。与传统的处理方法相比,生物吸附法具有如下优点:在低浓度下金属可以被选择性地去除;节能、处理效率高;操作的pH和温度条件范围宽;易于分离回收重金属;吸附剂易再生回用。因此,生物吸附技术在处理重金属污染和回收重金属方面有广阔的应用前景。国外学者在20世纪80年代初就开始了这方面的研究,大量研究结果表明,一些微生物如细菌、真菌、酵母和藻类等对金属有很强的吸附能力。目前,生物吸附研究的发展趋势是寻找对某种金属具有高选择性的吸附剂,以及对吸附剂固定化的研究。另外,吸附材料的选择范围从以前单一的活生物体扩大到“半存活”、“半完整”生物体,甚至死细胞。随着生物吸附研究的深入,许多学者发现死细胞或是“半存活”、“半完整”状态的细胞能以相等甚至更高的效率吸附金属,从而解决了由于高浓度金属离子对活生物体毒性作用而使其应用受到限制的问题。本文采用辽宁天湖啤酒厂的啤酒酵母自制吸附剂,进行重金属离子铜的吸附研究。1材料和方法1.1细胞培养和仪器啤酒废酵母辽宁天湖啤酒有限责任公司;生物吸附剂由辽宁天湖啤酒厂啤酒酵母自制;CuSO4·5H2O、HCl、NaOH均为分析纯;啤酒酵母菌培养基每升无离子水加入20g葡萄糖、50g酵母粉、10g蛋白胨,pH调至7.0;0.45μm滤膜。HH-6型数显恒温水浴锅国华电器有限公司;101-1型电热鼓风干燥箱上海沪南科学仪器厂;FA-2004电子分析天平上海科学仪器厂;GC-17A型气相色谱仪日本岛津;HITACHI180-80原子吸收分光光谱仪日本日立;PHS-3B型精密pH计上海雷磁仪器厂;HYG-Ⅱ型摇瓶柜上海欣蕊自动化设备有限公司。1.2实验方法1.2.1悬浊液的制备在啤酒酵母菌培养24h后(500mL锥形瓶,25℃,振荡培养),经离心(6000r/min,15min)收集菌体,并用10mmol/LCa(NO3)2缓冲液(pH=4左右)洗涤3次,再用HPLC级丙酮洗涤3次,转至烘箱烘干,然后再用液氮反复洗涤,研钵磨碎,最后溶解于10mmol/LCa(NO3)2缓冲液(pH=4)中,配制成一定浓度的悬浊液备用。1.2.2啤酒发酵母的预处理取适量啤酒酵母干菌粉,加入0.5mol/LNaOH于80℃水浴处理一定时间,离心收集菌体,80℃下烘干,研磨成粉。1.2.3葡萄糖母的固定化准确称取一定质量的啤酒酵母干菌粉,用去离子水配成一定浓度的菌悬液,采用海藻酸钙凝胶包埋法进行固定化。1.2.4酵母cu2+浓度检测分别取25mg/L的Cu2+溶液于8个300mL的锥形瓶中;调节溶液pH分别为2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0;从每个锥形瓶中均取5mL溶液于50mL容量瓶,稀释至刻度,由此确定反应前的重金属离子浓度;在锥形瓶中各加入0.1g酵母,混合均匀,在室温下放在生物培养振荡器上接触反应,振荡速率150r/min;振荡2h后,用针筒取样10mL,用微孔滤膜过滤于试管中,再移取2.5mL过滤于25mL容量瓶中,稀释到刻度,由此可确定反应后重金属离子浓度;用原子吸收光谱仪,检测用酵母处理前后的Cu2+浓度;整理数据,计算生物吸附量。1.2.5接触反应时间对去除过程的影响控制其它条件不变,每隔一定时间进行取样、分离、检测,操作过程同上。1.2.6母浓度对cu2和离子吸附的影响控制其它条件不变,在0.5~3g/L范围内,改变酵母浓度,每隔一定时间进行取样、分离、检测,操作过程同上。1.2.7浓度为cu2的影响选择Cu2+作为变化参数,控制其它条件不变,在20~140mg/L范围内,改变Cu2+浓度,其他操作过程同上。2结果与分析2.1影响cu2+的因素由图1可知,pH在一定的程度对酵母吸附Cu2+有一定的影响,且pH为4时,酵母对Cu2+的吸附效果最好,所以以后控制pH为4进行后续实验。2.2酵母对cu2+的吸附由图2可知,在0.5~4.0h范围内,吸附量的变化是从23.28092~23.72449mg/g,虽然2h酵母对Cu2+的吸附最好,但吸附0.5h就已经达到23.49604±0.338372mg/g。故此后采用吸附时间为0.5h进行后续实验。2.3不同浓度酵母对cu2+的吸附量由3可知,酵母浓度在0.5~3g/L范围内,吸附率的变化是从33.12%~99.18%,虽然0.5g/L酵母对Cu2+的吸附量最大,但吸附量却随着酵母浓度的增大而明显下降。故此后采用酵母浓度为1g/L进行后续实验。2.4金属离子吸附法由图4可知,随着Cu2+的增加吸附量逐渐增大,且在80~140mg/L范围内吸附无明显增加,考虑到金属离子对酵母菌的毒害作用,故采用80mg/L进行后续实验。2.5正交实验设计一个L9(34)正交实验,实验方案如表1所示。实验结果如表2、表3所示。3不同ph和离子浓度对酵母菌吸附cu2+的影响啤酒酵母具有吸附Cu2+的能力,其吸附过程受到pH、反应时间、离子浓度及菌体浓度等因素的影响。在不使Cu2+沉淀的条件下,提高pH有利于吸附;反应时间增长有利于吸附,在0.5~4.0h范围内,0.5h时酵母对Cu2+的吸附最好;吸附量