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306 生态科学 23卷
120h，离心收集菌体，室温下放置2h后用于吸附实验。
1．3 实验方法
1．3．1 菌悬液的滴定12’4J配制10．0g·L．1的菌悬液，
加入已知量的HCl，然后用0．5m01．L叫Na0H滴定，记
录NaOH的加入量和DH值。
1．3．2培养时间对吸附的影响提取培养24，36，48，
60，72，84，96，108，120h的解脂假丝酵母，投加
于50mL浓度为20mg·L一的含铜废水中，调节pH至
5．0。菌体浓度为湿重25．0g·L～。30℃180r·min叫
振荡吸附2h，用原子吸收分光光度法测定吸附后上清
液铜的含量，确定去除率。
1．3．3 pH值对吸附的影响提取培养96h的解脂假丝
酵母，投加于50mL浓度为20mg·L_1的含铜废水中，
将pH值由1．0调节至10．0。菌体浓度为湿重25．0g·L．1。
30℃180r·min’1振荡吸附2h，测定吸附后上清液铜
的含量，确定去除率。
1．3．4菌体投加量对吸附的影响提取培养96h的解
脂假丝酵母，投加于50mL浓度为20mg·L’1的含铜废
水中，调节pH至5．O。菌体浓度为湿重2．5，5．0，7．5，
10．0，12．5，15．0，20．0，25．O，30．0，40．Og·L～。
30℃180r·min叫振荡吸附2h，测定吸附后上清液铜
的含量，确定去除率。
1．3．5吸附时间对吸附的影响提取培养96h的解脂
假丝酵母，投加于50mL浓度为20mg·L以的含铜废水
中，调节pH至5．O。菌体浓度为湿重25．0g·L．1。30℃
180r·min“振荡吸附0．5，1．O，2．0，4．0，6．0，8．0h，
测定吸附后上清液铜的含量，确定去除率。
1．3．6铜浓度对吸附的影响提取培养96h的解脂假
丝酵母，投加于50mL浓度分别为5，10，20，25，
50，100，200，300mg·L。的含铜废水中，调节pH
至5．0。菌体浓度为湿重25．0g·L～。30℃180r·min_
振荡吸附2h，测定吸附后上清液铜的含量，确定去除
率。
1．3．7红外光谱测定 吸附前后的解脂假丝酵母，
60℃烘箱中烘干，研磨后与KBr混匀压片，用于红外
光谱测定。
2 结果与讨论
2．1 与其它生物吸附剂的比较
生物吸附剂是指具有从重金属废水中吸附分离重
金属能力的生物体及其衍生物。主要包括细菌、霉菌、
酵母菌、藻类和天然高分子有机物等【5】。不同的微生
物对铜的吸附能力不同，见表1。本实验所采用的解
脂假丝酵母对铜的吸附量为2．8lmg·g～，与其它的
生物吸附剂相比，该菌株对铜的吸附量较高。另外，
解脂假丝酵母能够利用无机氮源或尿素合成蛋白质，
生长速度快，菌体产量高，细胞体积大，易沉降，适
于在实际废水的处理中应用。
表1 不同的生物吸附剂对铜的吸附量
7I’able1 Thecopperadsorptioncapacityofdifferent
垒i旦!Q!垒!望垫
生物吸附剂Biosorbents吸附量Adsorption
capacity(mg。g“)
Jp垤口，ze，‘Dc厅def已 2．66牛
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尸臼讲，l口s口18】 5．08木
P}lnnepochnete 3．9、
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AspergillusHtge—t∞ 2．鹳
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Cnndidnipolvticn
21 2．8、
注Note：+是按照菌体的干湿比为l：10计算得到+lndicatesthecalculational
databaseontheratioofdryandwetweightof hestrain：1)表示经过预处理
1)MeanspretreatmenI；2)裘示本研究采用的菌种2)Meanslhestraininthis
study
2．2菌悬液的滴定
滴定曲线可对菌体表面的官能团做定性分析，滴
定结果如图l。由图l可见，滴定曲线在pH为1．95，
11．80时有两个转折点。分析可知菌体表面的官能团可
能为一OH和一PO。孓，这些官能团可以通过不同的机
制从废水中去除金属离子。当溶液的pH值高于pKa
时，这些官能团以游离态存在，H+与水中的金属离子
可以进行离子交换。当溶液的pH值低于pK。时这些
官能团可能发生聚合作用，以聚合态存在。
2．3培养时间对吸附的影响
不同培养时间提取的菌体细胞对含铜废水的处理
结果见图2。结果表明，解脂假丝酵母不同生长阶段
的细胞，对铜的去除率均在50％以上。培养时间为
96～120h时，对浓度为20mg·L。1的含铜废水去除
率为76．7％～78．5％。培养时间为96h时，去除效果
最佳，对铜的去除率为78．5％。由此可见处于不同生
长阶段的菌体，对废水中的铜均具有较强的吸附能力。
2．4 pH值对吸附的影响
pH值对吸附的影响如图3。由图3可知，pH为
1．0～5．0时去除率随pH值的上升而显著上升，pH为
5．O时去除率最高，为86．5％。pH为1．0时的去除率
仅为20．3％，这可能是由于低pH值使菌体表面的官
能团被H+或H30+所占据，由于斥力的作用而阻挡金
属离子和细胞靠近，pH值越低阻力越大【3J。pH为
6．0～10．0时，去除率基本上随pH值的升高而下降，
万方数据
J!仆J 王会霞，等：解脂假丝酵母(白门以讲，／，，)．·，J，ffca)对铜的吸附 307
0 13 26 39 52
meqNaOH·g～·Biomass‘1
图1解脂假丝酵母的滴定曲线
FiglThetitratjoncurveofC．口肛dfdh甄P口O，胁
0 2 4 6 8 10
pH
图3 pH值对吸附的影响 。
Fig3Thee11．ectofpHOnbiOsOrption
但在pH为8．0时出现一个小峰值，可能是由于铜离
子在pH为8．0时发生了沉淀作用。
2．5菌体投加量对吸附的影响
菌体投加量对吸附的影响如图4。由图4可见，
在实验设定的菌体投加量范围内，投加量越大，对铜
的去除率越高，但吸附量下降。随着菌体投加量的增
火，对铜的吸附量下降，可能是由于在生物吸附过程
中，随着菌体投加量的增大，菌体相互聚集，导致菌
体有效吸附表面积降低【l4|。综合考虑去除率和吸附
量，选择菌体投加量为25．02·L叫(湿重)。
2．6吸附时间对吸附的影响
图5表明了铜的生物吸附去除率随时间的变化情
况。由图5可知，菌体对铜的吸附速度是先快后慢，
对解脂假丝酵母而言，前30min的吸附非常迅速，去
除率达68．2％，经2h的接触反应，去除率达83．2％。
僻
岱
粕
24 48 72 96 120
时间Time(h)
图2培养时间对吸附的影响
Fig2 Theef如ctofculturetimeonbiosorptiOn
100
80
§誊60
岂分
篱；霎4。
20
0
—◆一去除率RemoValemciency
+吸附量AdSorptioncapacity
O 15 30 45
菌体投加量scraindosage(g·L。1)
图4菌体投加量对吸附的影响
Fig4TheefI．ectOfdosageonbiosorptiOn
8
6兽k
4言些
2差5
豁
4
2
2h后去除率上升缓慢，经4h左右，反应达到平衡，平
衡去除率为89．6％。
2．7铜浓度对吸附的影响
图6显示了在所确定的最佳吸附条件下菌体对不
同浓度铜的吸附。结果表明，铜浓度对去除率和吸附
量影响很大，随着铜浓度的增大，铜的去除率逐渐降
低。铜浓度为5，10mg·L：1时，铜的去除率均超过
95％，20mg·LJ时去除率为84．7％。吸附量在铜浓
度小于200mg·L。时呈明显上升趋势。这可能是由
于当铜浓度增大时，铜离子与生物吸附剂之间的有效
碰撞几率增大，从而使得吸附量随铜浓度的增大而增
大。当铜浓度继续增大时，吸附量反而下降，可能是
由于铜浓度越大，对菌体的毒性越大，对吸附的抑制
作用越大。综合考虑去除率和吸附量，选取浓度为
20m2·L“较为合适。
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万方数据
308 生态科学 23卷
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时间Time(h)
图5吸附时间对吸附的影响
Fig5TheefkctofimeonbiOsorptiOn
『一
。 。 。
l
l 。 ． 。 。
0 50 100 150 200 250
平衡浓度Ce(mg·L一1)
图7Langmuir和Freundlich吸附模型的应用
Fig7 TheappHcationofLa gmuirandF eundlich
2．8吸附等温线
图7为Langmuir【8，91和Freundlich【7】吸附模型的应
用。由图7可知，由Freundlich吸附模型拟合得到的曲
线与实验数据较接近，表明菌体对铜的吸附基本符合
Freundlich吸附模型，说明生物吸附剂的表面被铜离子
多分子层覆盖。吸附在菌体表砸的铜离子与菌体表面
的活性位点相结合，吸附过程的自由能(△Go)可由
以下方程计算得到【14J：
△Go=一RTlnK
其中R是气体常数(8．314J·mol_·K’1)，T是温度
(K)，K是吸附平衡常数。由此计算得到的△Go为一
1．61KJ·mol～。△G”>O表明该吸附过程为非自发过
程，△Go<0表明该吸附过程为自发过程。计算得到的
自由能为一1．61KJ·mol～，表明解脂假丝酵母对铜的
吸附过程为自发过程。
2．9吸附前后的红外光谱
吸附前解脂假丝酵母的红外光谱如图8fa)所示。
—◆一去除率Removalemcjcncy
O 100 200 300
铜的浓度Copperconcen仃ation
(mg·L’1)
苞‘∞
昌笋
’口 =
豁
图6铜浓度对吸附的影响
Fig6TheeITectOfcopperconcentrationOnbiosorption
3400cm一是一0H吸收峰；29 6cm一为一CH2的不对
称伸缩振动峰；l649cm叫处为酰胺(O=CN—H)I带，
是C=O的伸缩振动；1 542cm_吸收峰为酰胺II带，
是N—H弯曲振动和C—N伸缩振动，这两个带是蛋白
质的特征谱带。l402cm一吸收峰是糖醛酸中一COOH
伸缩振动的特征峰。1000～l200cm。1处的吸收峰是所
有已知糖类的特征峰范围，1073cm_吸收峰由糖中的
C—O引起，可能有P—O—C伸缩振动。923cm一可能
是一P0。}的吸收峰。比较吸附前后菌体的红外光谱图
可知，解脂假丝酵母在吸附铜后其峰形基本上保持不
变，没有出现明显的新吸收峰，表明重金属铜并未破
坏吸附剂本身的结构。吸附后一OH的伸缩振动向高波
数方向移动18cm～，C=O伸缩振动向低波数方向移
动5cm～，说明在吸附铜时，一OH和0=CN—H可能
参与络合铜。这两个官能团由于电负性的不同 对吸
附的贡献不 。由于氧原子比氮原子的电负性大，因
此一0H比0=CN—H更容易与铜络合。林种玉【15J等的
研究结果也表明由于氧原予比氮原子的电负性大，羧
基比酰胺基更容易金属离子结合。
3结论
3．1 30℃培养96h的解脂假丝酵母对铜具有较好的
去除效果，对浓度为5mg·L～，10mg·L一的铜的去
除率高达95％以上。
3．2对菌悬液的滴定结果表明在pH为1．95，11．80时有
两个转折点，菌体表面可能有一OH和一P0。孓。
3．3在实验条件下，培养时问、溶液pH值、吸附时
问、茼体投加量及铜浓度对吸附的影响显著。解脂假
∞
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∞
∞
加
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万方数据
万方数据
解脂假丝酵母(Candida lipolytica)对铜的吸附
作者： 王会霞， 尹华， 彭辉， 叶锦韶， 王俊
作者单位： 暨南大学环境工程系,广州,510632
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2004,23(4)
被引用次数： 1次

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引证文献(1条)
1.王战勇.张晶.苏婷婷 啤酒废酵母对铜离子的吸附研究[期刊论文]-南昌大学学报（工科版） 2007(1)


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