粘質(zhì)紅酵母菌WT6-5對(duì)水中Pb2+的耐受性及吸附作用研究.pdf

1、含鉛廢水主要來(lái)自蓄電池、冶金、五金、機(jī)械、涂料和電鍍等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。由于重金屬不能被生物降解，因此各國(guó)均將其列為水中優(yōu)先控制的污染物之一。目前含鉛廢水的物理和化學(xué)處理方法具有一定的局限性，而生物吸附法是利用微生物對(duì)重金屬的吸附和積累作用，從環(huán)境中超量吸收轉(zhuǎn)移一種或幾種重金屬，從而達(dá)到減少環(huán)境中重金屬含量的目的，同時(shí)微生物吸附重金屬具有操作簡(jiǎn)便、選擇性強(qiáng)、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來(lái)一直是重金屬?gòu)U水處理研究的熱點(diǎn)。
　　本研究從重金

2、屬尾礦土壤中分離篩選出具有重金屬抗性和高效吸附能力的優(yōu)良酵母菌菌株WT6-5，通過(guò)對(duì)菌株的形態(tài)與菌落特征觀察、生理生化特性分析和16S rDNA測(cè)序，鑒定其為酵母菌屬的粘質(zhì)紅酵母(Rhodortorulamucilaginosa)。研究了菌株WT6-5對(duì)Pb2+的耐受性和積累特性，確定其最大耐受量。利用單因素實(shí)驗(yàn)和和響應(yīng)面法優(yōu)化了菌體對(duì)Pb2+的吸附條件，并在高效、穩(wěn)定的優(yōu)化條件下進(jìn)行了吸附動(dòng)力學(xué)研究，同時(shí)采用多種手段研究了高效抗性菌株

3、對(duì)Pb2+的吸附特征，初步闡明菌株WT6-5對(duì)鉛的吸附和抗性機(jī)理。獲得的主要研究結(jié)果如下：
　　菌株WT6-5對(duì)鉛的抗性實(shí)驗(yàn)研究表明:WT6-5對(duì)Pb2+有較高的抗性，與普通培養(yǎng)基相比，菌株在YPD培養(yǎng)基中的耐受性更高，在液體培養(yǎng)基中對(duì)Pb2+的最大耐受劑量為750.00mg/L，同時(shí)菌體內(nèi)部對(duì)鉛也有一定的生物積累。
　　對(duì)WT6-5積累重金屬及抗性機(jī)理的研究結(jié)果表明:WT6-5對(duì)Pb2+的積累率在接種培養(yǎng)48h后達(dá)最大值，

4、對(duì)濃度為5.00mg/L的Pb2+的最大積累率為53.14％，對(duì)濃度為10.00mg/L的Pb2+的最大積累率為32.73％。WT6-5通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞膜透性、調(diào)節(jié)細(xì)胞中的蛋白含量、積累一定量的Pb2+以及提高SOD酶活性等機(jī)制增加細(xì)胞對(duì)Pb2+的抗性。
　　單因素條件下研究菌株WT6-5對(duì)鉛離子的吸附作用。探討了吸附時(shí)間、Pb2+初始濃度、吸附劑用量、pH值、溫度等因素對(duì)吸附Pb2+的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，菌株WT6-5吸附Pb2+的

5、速度非常快，最佳吸附時(shí)間是10min，此時(shí)WT6-5對(duì)濃度為10.00mg/L的Pb2+吸附率已達(dá)到92.48％，30min時(shí)到達(dá)吸附平衡。 pH值對(duì)吸附作用有著較大的影響，吸附的最佳pH值范圍是4.50～6.00，pH值為5.00時(shí)效果最好。溫度對(duì)吸附的影響不大，在常溫條件下即能較好吸附。
　　通過(guò)Box-Behnken設(shè)計(jì)和響應(yīng)面法優(yōu)化菌株WT6-5吸附含Pb2+廢水的條件，確定該菌株的最佳培養(yǎng)條件:吸附時(shí)間為8min，Pb2

6、+初始濃度為6.80mg/L，溶液pH值為5.79，搖床轉(zhuǎn)速為133.84r/min，此時(shí)菌株WT6-5對(duì)Pb2+的實(shí)際吸附率達(dá)到96.58％，與理論預(yù)測(cè)值(97.30％)接近。
　　對(duì)菌株WT6-5吸附Pb2+的吸附等溫模式和吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，并通過(guò)掃描電鏡技術(shù)和紅外光譜技術(shù)對(duì)菌株的吸附機(jī)理進(jìn)行探討。研究結(jié)果表明，Langmuir吸附等溫式和Freundlich吸附等溫式的線性相關(guān)系數(shù)分別為0.9837和0.8852，因此菌株

7、對(duì)Pb2+的熱力學(xué)吸附過(guò)程可以用Langmuir吸附等溫線描述。菌株吸附Pb2+的過(guò)程可以用準(zhǔn)二級(jí)吸附速率方程來(lái)描述。通過(guò)掃描電鏡技術(shù)觀察到菌株WT6-5在吸附Pb2+后細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，菌株細(xì)胞壁表面有許多片狀或顆粒狀的金屬沉淀物。通過(guò)紅外光譜分析可以推斷出WT6-5吸附Pb2+的主要位點(diǎn)為羧基、羥基、酰胺基、C-N基和硫羰基。
　　研究表明菌株WT6-5對(duì)重金屬Pb2+具有很好的吸附作用，是良好的重金屬吸附劑，在重金屬生物修復(fù)