金属离子对钝顶螺旋藻吸附镉和锌的影响

胡肖容

【摘 要】通过向含有镉和锌重金属离子的混合溶液中添加几种金属离子进行试验，旨在研究这几种金属离子的添加是否会影响钝顶螺旋藻粉对镉和锌吸附性能的影响。经过试验得出Mg2+、Na+两种金属离子的添加抑制了钝顶螺旋藻粉对Zn2+的吸附性能，具有较大的抑制作用，Ca2+、K+的添加也抑制了钝顶螺旋藻吸附重金属Zn2+的量，但影响的吸附性能不大；试验还得出金属离子Mg2+ 、Na+的添加对钝顶螺旋藻吸附Cd2+的性能几乎不影响，但是金属离子Pb2+ 和Cu2+的添加较大幅度的降低了钝顶螺旋藻吸附Cd2+的性能。

【关键词】金属离子；镉；锌；吸附性能

2006年，湖南省环保局统计数据显示，株洲市位于清水塘的工业废水排放量达到了518.7万m3，占到株洲市总工业废水54%，且廢水排放系统复杂，多种重金属混合生活废水等其它污物废水。株洲市清水塘地区排放的镉、铅、砷、汞、等重金属污染物分别占到湘江干流接纳总量的25%、30%、50%、90%。同时据相关部门监测数据显示，大连湾底泥中的重金属污染物几乎全部超标，渤海锦州湾底泥中重金属Zn、Pb、Cd和Hg等超标达150倍以上。通过以上可以得出，我国重金属污染水系中，复合型重金属污染废水占有一定的比列[1]。该种污染水体，在运用生物吸附剂进行污废水处理时，可能会出现水体中的金属离子与金属离子之间竞争吸附位点的现象，从而使藻类吸附重金属的吸附率降低[2]。本实验将几种金属离子分别与镉和锌两种金属离子混合，观察几种金属离子的存在对钝顶螺旋藻吸附镉和锌的吸附率影响。

1 材料与方法

1.1 材料

藻粉制备：钝顶螺旋藻粉打粉备用；

主要仪器设备：原子吸收分光光度计（TAS-986）；回旋式振荡器；磁力加热搅拌器（79-1型）；低速自动平衡离心机（TDZ4A-WS）；酸度计（pHS-3型）。

1.2 试验方法

将一定浓度的Pb2+、Ca2+、Zn2+、Na+、Cu2、Mg2+、K+等金属溶液加入到一定体积的Zn2+和Cd2+储备液中，加入去离子水至体积为100ml，使金属离子的浓度都达到5mg/L。按1.0g/L的浓度加入钝顶螺旋藻分，pH调节为5.0，振荡2h后，取上清液待测。

2 结果与讨论

通过金属离子的添加研究其钝顶螺旋藻吸附金属离子锌的影响，吸附后测定结果见图2-1。图中可以得出Mg2+、Na+两种金属离子的添加抑制了钝顶螺旋藻粉对Zn2+的吸附性能，具有较大的抑制作用，Ca2+、K+的添加也抑制了钝顶螺旋藻吸附重金属Zn2+的量，但影响的吸附性能不大。

通过金属离子的添加研究其钝顶螺旋藻吸附金属离子镉的影响，吸附后测定结果见图2-2。图中可以得出金属离子Mg2+ 、Na+的添加对钝顶螺旋藻吸附Cd2+的性能几乎不影响，但是金属离子Pb2+ 和Cu2+的添加较大幅度的降低了钝顶螺旋藻吸附Cd2+的性能。

影响藻类吸附性能的重要因是藻体吸附官能团的性质[3]。按照皮尔逊（R.G..Pearson）的“软硬酸碱（HSAB）原理”[4]，我们可以得出金属离子化学性质与藻细胞选择吸附的关系。软酸是具有大半径、低正电荷、易于变形、强极化能力的一类化学物质；硬酸是指具有小半径、高正电荷（高价数）、极化性能低的一类化学物质；软碱是电负性小、易被氧化、具高度极化性的物质。查阅以前的文献资料得出：离子的酸型可以电负性（X）的函数f=Z/r/lnX和离子势（Z/r）决定，总结其亲和性见表2-1 。

通过HSAB原理我们可以得出：Mg2+为硬酸、Zn2+属于交界酸，而Na+、Ca2+等金属离子也属于硬酸，所以和Mg2+的性质更为接近，所以容易形成竞争吸附而降低钝顶螺旋藻对Zn2+的吸附性能。Cd2+ 为软酸，Cu2+、Pb2+也属于如软酸，故这两种金属离子的添加也对钝顶螺旋藻吸附Cd2+ 的性能有所影响；Na+、Mg2+属于软酸，所以它们的添加对钝顶螺旋藻吸附Cd2+ 的性能没有多大的影响。

【参考文献】

[1]龚仁敏，陈发扬，等.天然和预处理的极大螺旋藻粉对铅的吸附.南京农业大学学报，2004，27（3）：107-110.

[2]赵肖为，李清彪，卢英华，等.高选择性基因工程菌E.col SE5000生物富集水体中的镍离子[J].环境科学学报，2004，24 （2）：231-236.

[3]Hashim M A，Chu K H.Biosorption of cadmium by brown， green，and red seaweeds.Chemical Engineering Journal，2004，97： 249～255.

[4]De Philippis R， Sili C， Paperi R， et al. Exopolysaccharide- producting cyanobacteria and their possible exploitation： A review. J Appl Phycol， 2001， 13： 293～299.

[5]Crist R.H.，K.Oberholser，B.Wong.Amine alge interactions：cation exchange and hydrogen bonding.Environmental Science Technology，1992，26：1523-1526

[6]Wood，5.M..Environ.Sci.Technol.，1993，（17）：583.endprint