浅谈生物吸附处理重金属废水

文永林

（重庆交通大学 河海学院 重庆 400074）

浅谈生物吸附处理重金属废水

文永林

（重庆交通大学 河海学院 重庆 400074）

传统的去除重金属离子的方法很多，但都各有不足之处，微生物处理废水中重金属离子是一种比较有效的方法，尤其是在处理低浓度废水方面。本文从生物吸附的影响因素方面，介绍了生物吸附的应用及其发展状况。

生物吸附；重金属废水；废水处理；微生物

1 重金属废水处理现状

随着社会及工业迅速发展，工业废水也在大量产生，为了防止环境污染，工业废水需要经过处理达到标准后才可排放，重金属废水主要来自矿山、冶炼、电解、电镀、农药、医药、油漆、颜料等企业排出的废水，一般可以分为含铬废水、含镍废水、含镉废水、含铜废水、含锌废水、含铅废水等。目前，常用的处理重金属废水的方法主要有：离子交换法、氢氧化物沉淀法、电积、蒸发浓缩法、活性炭吸附法等0，废水中的重金属是各种常用方法不能分解破坏的，而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态。上述方法存在成本高、效率低且易造成二次污染等缺点，生物吸附能较好地弥补这些缺陷。目前，开发利用微生物细胞作为生物吸附废水处理的技术向着无毒、无害、无二次污染的方向迈进了一步。

2 影响生物吸附的因素

影响生物吸附的因素众多，其中包括共存离子、吸附时间、吸附温度、pH、重金属离子浓度等0。

2.1 共存离子

同一微生物对不同金属离子的处理效果不同，在多种金属离子共存的情况下，其去除效果也不同，并且相互间存在一定的影响。代淑娟等以水洗废啤酒酵母为吸附剂吸附 Cd2+时，发现 Cu2+、Pb2+、Zn2+对其影响很大，其原因是由于菌体表面含有羟基，氨基，羧基等默写基团，这些基团中的C、N、O等含有孤对电子的基团与含有空轨道的铜、铅、锌、镉等化学配位0。

2.2 吸附时间

生物吸附剂吸附重金属离子经过一定时间和达到相应的平衡阶段，此时，随着吸附时间的增加，吸附率依然保持不变。生物吸附材料吸附重金属离子分为快速吸附阶段和慢速吸附阶段，林华山等通过对3种不同状态下的白腐真菌进行研究，发现 3种状态下的真菌都存在相类似的先快后慢的吸附速率变化，且吸附过程不受细胞新城代谢影响0。吸附时间是影响重金属吸附效率的重要因素，足够长的吸附时间，才能够使吸附达到平衡，从而有效的去除重金属离子，一般而言，生物吸附需要2～4小时或更长时间才能达到理想效果。

2.3 吸附温度

温度影响着微生物的生长代谢，不同的生物吸附剂吸附不同的金属时，温度对吸附金属量的影响有所不同，过高或过低的温度都不利于微生物的生长代谢，从而间接的影响到微生物吸附废水中的重金属离子。研究发现，加热会使吸附金属的能力下降，加热时间越长，吸附量越低。在废水处理过程中，升高温度会增加操作费用，故一般不宜使用升温方法，但在稀有金属或贵重金属提取中，采用适宜的温度也许会在工艺优化过程中发挥重要的作用。进行重金属离子吸附大多数是中温性微生物，适宜生长温度一般在25℃～35℃之间。

2.4 pH

pH值对金属离子的化学特性、细胞壁表面的官能团(-COOH、-NH2、-NH、-SH、-OH)的活性和金属离子间的竞争均有显著影响，因此pH是影响微生物处理重金属废水的重要因素之一。众多研究表明，吸附量随pH值升高而增大，但金属吸附量与pH值之间并不呈简单的线性关系。一般来说，微生物吸附重金属离子的最佳pH值是在5～9之间。研究表明，每种微生物生长都有一个最适合的pH值。在其他条件相同的条件下，最适合的pH值下微生物吸附剂处理含重金属废水的效果是最好的。吴涓等人在利用啤酒酵母吸附溶液重的Cu2+时发现，当溶液的pH值达到最适合 5.5时，啤酒酵母的吸附量可 1.59mg/g0。徐鲁荣等人在环境因子对海藻吸附重金属离子的影响试验研究中发现，海藻对Cu2+、Pb2+、Cd2+吸附最佳的pH值是4～6；对Ni2+的最佳pH值范围是5～60。

2.5 重金属离子浓度

高浓度的重金属废水使得更多的金属离子与吸附位点相接触，可更强的抵抗固液相之间的阻力，因此，通常认为高浓度的重金属可以更加的促进生物吸附剂的吸附过程0。当金属离子浓度过高的时候，往往会使得活的生物活体变为生物死体，生物活体和生物死体在金属离子浓度的变化下，其吸附量会有不同的变化趋势。

通常情况下，水体中重金属离子浓度越高，微生物去除重金属离子的初始速度越大，但去除效率越低；反之，金属离子的浓度越低，去除的初始速度越小，去除效率越大。如在低浓度下，黄孢原毛平革菌对Cd2+去除速率随着Cd2+浓度而增加，但当Cd2+浓度达到一定值时(约300mg/L)，去除率达到最大值，Cd2+浓度进一步增加对去除率没有影响0。

3 展望

微生物处理废水中的重金属离子是一种比较新兴的处理技术，具有效果好、适应性强、操作控制简单、二次污染小的独特优势，而受到学者们的关注。用微生物处理废水中的重金属离子不仅能效高，还可有选择的处理废水中的重金属离子。但由于其对微生物处理机理方面的研究不彻底，对参与金属络合的细胞组分构成及生物合成过程不清楚，缺乏金属和生物吸附剂之间作用的动力学参数，使得生物吸附目前还不能大规模的应用于废水处理系统中。因此，研究者们有必要对其进行进一步的研究，尤其是其吸附机理方面，以便能早日运用于大规模的工业中，造福社会。此外，应当开发高吸附性、高选择性和高耐受力的微生物吸附剂，研究吸附剂的再生也是今后研究的一大方向。

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1007-6344（2016）07-0115-01