文档介绍：自然水体生物膜有机组分对Cd2+的吸附特征
康春莉,郭晶,郭平,赵宇侠,董德明*
吉林大学环境与资源学院环境科学系,吉林长春 130023
摘要:室内模拟研究了长春南湖水生物膜中有机组分即胞外聚合物、微生物非活性细胞和微生物活性细胞对Cd2+的吸附特征及其影响因素。结果表明:3种有机组分对Cd2+的吸附过程分为快速和慢速阶段,达到吸附平衡的时间分别为360、100和100 min;Cd2+的吸附量均在pH为6 h达到最佳;在实验所选温度范围内,胞外聚合物在30 ℃时对Cd2+的吸附量最大,而温度对Cd2+在微生物非活性细胞和活性细胞的影响不显著;Cd2+在3种有机组分上的吸附均符合Langmuir和Freundlish热力学方程,吸附能力为胞外聚合物>微生物非活性细胞>微生物活性细胞。在有Pb2+共存的条件下,Langmuir和Freundlish热力学方程仍然适合描述3种有机组分对Cd2+的热力学吸附过程,但Cd2+的吸附量和饱和吸附量均减小。
关键词:胞外聚合物;非活性细胞;活性细胞;吸附;镉
中图分类号:X17 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2005)05-0636-04
近年来,关于重金属吸附的研究越来越受到人们的重视[1-5]。自然水体生物膜因具有较大的比表面积和吸附活性,对重金属有显著的吸附和富集作用从而成为人们研究的热点。但对于生物膜吸附重金属的机理人们还知之甚少。多数的研究认为生物膜中的无机物即铁锰氧化物对重金属的吸附起着主要作用[2],但实际上占生物膜干重80%~90%[6]的有机组分也对重金属有一定的吸附作用,只是目前这方面的研究还相对较少[7, 8]。已知生物膜中主要有机组分包括胞外聚合物、微生物活性细胞和微生物非活性细胞[6],因此,本文通过实验获得自然水体生物膜优势菌种的活性细胞、非活性细胞及其胞外聚合物,研究了3种有机组分吸附Cd2+的影响因素,并对其吸附特征进行了比较。
1 试验部分
仪器与试剂
WYX-9004型原子吸收分光光度计(沈阳仪通仪器有限公司),FD-1000型冻干机(TOKYO RIKAKIKAI XO., LTD),GL-20G-Ⅱ型高速冷冻离心机(上海安亭科学仪器厂),HZQ-F16型全温振荡培养箱(哈尔滨市东联电子技术有限公司)。
硝酸铅、硝酸镉、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、氯化铵、硫酸亚铁等均为分析纯,实验用水均为二次去离子水。
胞外聚合物、微生物活性细胞和微生物非活性细胞的制备
选择位于长春市内的南湖作为培养生物膜的水体,用载玻片培养生物膜。利用稀释平板计数法确定载玻片上培养的生物膜中的优势菌种。将含有优势菌种的培养液在恒温振荡培养箱中培养3~4 d (28~30 ℃)后,离心20 min (17000 r/min)。将上清液过滤2~3次,用冻干机冻干后称重,置于容量瓶定容至1 L(63 mg/L),制成胞外聚合物,离心后离心管底部物质即为所需的微生物活性细胞,取部分将其冻干即为实验所需的微生物非活性细胞。
试验方法
胞外聚合物:移取20 mL定容后的胞外聚合物溶液于透析袋中,将其置于200 mL含Cd2+ mmol/L的溶液中,在磁力搅拌下,间隔一定时间移取一定体积的含Cd2+溶液,酸化。
微生物非活性细胞:取1