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重金属污染对环境危害极大,如何有效治理已引起人类的普遍关注。利用微生物治理重金属污染逐渐成为水污染治理的研究热点,酵母菌作为一类廉价、易得、安全的工业微生物广泛应用于重金属离子的生物吸附研究。第一部分研究了面包酵母菌经甲醛、丙酮、苯酚及氢氧化钠修饰前后对Cd2+的吸附,采用海藻酸钠-明胶包埋法固定化处理,并采用正交试验设计对吸附条件进行筛选。通过选取pH、化学修饰方式、不同化学修饰菌、菌量、吸附时间和Cd2+初始浓度五个影响因素,每个因素取四个水平设计出L16(45)正交表。综合分析结果表明,影响吸附的最关键性因子为Cd2+初始浓度,依次为pH和吸附剂用量。从吸附率来看,32组试验中吸附率60%以上达25组,吸附率80%以上有8组,最高吸附率为82.80%,最大吸附量达到13.60 mg/g,表现出良好吸附效果。严格控制实验条件采取八组平行实验对其进行验证,得到最大平均吸附率为82.42%,最大平均吸附量为13.63mg/g,根据统计分析原理得出此正交试验设计科学合理,具有可行性。第二部分研究了面包酵母菌及硝酸处理的面包酵母菌对Cd2+的生物吸附。结果表明,面包酵母菌经硝酸处理后,对Cd2+的吸附能力随硝酸浓度的增大而降低。菌样(干重)在pH6.0,菌量6g/L,吸附时间15min, Cd2+浓度为50mg/L时,达最大单位吸附量。面包酵母菌及0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L硝酸处理依次为8.68、3.45、2.80、2.15mg/g。采用红外光谱、扫描电镜、比表面积测定等方法对硝酸处理面包酵母菌进行表征。结果表明,面包酵母菌主要通过表面的-OH、-NH2、-PO43-、-COOH等基团进行吸附,硝酸处理使菌表面活性基团发生氧化、酯化等反应而团聚,比表面积减小,表面暴露活性基团数量减少,降低了菌样吸附能力。对面包酵母菌及硝酸处理菌样吸附Cd2+和亚甲基蓝进行动力学分析表明,吸附过程属于单分子层吸附。第三部分是在不同条件下用高锰酸钾对面包酵母菌进行化学修饰。研究了溶液pH、吸附时间、Cd2+的初始浓度及修饰酵母菌的用量对吸附Cd2+的影响,确定了KMnO4修饰面包酵母菌的最佳条件。吸附结果表明,在KMnO4浓度达到0.05mol/L时,修饰后的面包酵母菌的吸附率最高。在pH4.0～7.0变化范围内,KMnO4对Cd2+吸附量和吸附率无明显影响。吸附速率快,30min即可达到吸附平衡。当Cd2+浓度大于100mg/L、修饰酵母菌用量为6g/L的条件下,吸附效果最好,其吸附率最高可达到97%,是相同条件下原菌的2倍。对其吸附过程的动力学研究的结果表明,在一级速率方程、二级速率方程、Elovich方程和双常数速率方程进行描述中,二级速率方程拟合效果最好。修饰后的酵母菌在Cd2+浓度为20～200mg/L范围内,吸附Cd2+的行为符合Langmuir方程。采用红外光谱、扫描电镜和X-射线衍射对KMnO4处理面包酵母菌进行表征,初步认为用KMnO4修饰面包酵母菌后,菌的表面结构发生了改变,其吸附Cd2+的活性位点增加,MnO2或者Mn (Ⅱ;Ⅲ;Ⅳ)形体微晶或者无定形态的存在可能有促进吸附Cd2+的作用。