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随着经济的迅速发展,水资源的污染程度日益加剧,尤其是重金属的污染备受关注,因此,污水中重金属的治理至关重要。生物吸附法具有吸附剂来源广泛、投资小、处理效率高等优点,在分离和富集重金属方面有广阔的发展前景。本文采用黑曲霉菌体作为生物吸附剂,对水中重金属离子Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)进行吸附去除研究。本文考察了黑曲霉培养条件对吸附Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)能力的影响,同时考察了菌体预处理方法、溶液的pH值、吸附温度和共存离子等因素对菌体吸附能力的影响。试验对黑曲霉菌体吸附Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的动力学和热力学特征进行了研究,并对黑曲霉吸附Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)机理进行初步的探讨。通过对黑曲霉培养条件的研究,结果表明,当黑曲霉培养时间为3d、250mL锥形瓶装液量为100mL、孢子悬液接种量为10%(v/v)和C/N为17时,培养出的黑曲霉菌体对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)有较好的吸附能力。通过对黑曲霉菌体吸附Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)条件的研究表明,采用酸、碱和盐溶液等方法对黑曲霉菌体预处理后,发现采用灭活方法时,黑曲霉对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的吸附效果较好。用灭活的黑曲霉菌体吸附Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)时,当溶液pH值分别为2和7时,吸附效果较好。当吸附温度由15℃上升到45℃时,灭活的黑曲霉对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的吸附量随着温度的升高而增大。干扰离子试验结果表明,当溶液中分别含有50mg/L的K+、Mg2+、Cl-、NO3-等离子时,对黑曲霉吸附Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的影响不大。分别用浓度为0.1mol/L的NaOH溶液和0.1mol/L HCl溶液为解吸剂时,对吸附在黑曲霉上的Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)均有较好的解吸效果,其解吸率分别为93.7%和95.5%。通过对吸附过程动力学的研究表明,黑曲霉吸附水中Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的过程遵循准二级动力学模型,理论平衡吸附量随着Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)初始浓度的增大而增大,随菌体投加量的增加而减小,随温度的升高而增大,且和试验值基本一致。等温吸附试验研究表明,黑曲霉吸附水中Cr(Ⅵ)的吸附行为符合Freundlich等温线方程,黑曲霉对Ni(Ⅱ)的吸附行为符合Langmuir等温线方程,且相关系数均大于0.99。黑曲霉对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的饱和吸附量随着温度升高而增大。根据吸附前后菌体的红外图谱分析,菌体吸附Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)后黑曲霉的红外光谱谱峰并没有明显的改变,只是漂移而没有新的谱带出现,吸附Cr(Ⅵ)的主要作用基团是N-H基团,而吸附Ni(Ⅱ)的主要作用基团是-COOH。根据菌体电镜结果分析,原菌体细胞壁表面光滑无痕,菌丝之间充满空隙,而经过预处理后菌体的细胞壁表面粗糙不平,增大了菌体的表面积,同时也增加了吸附位点,因而有利于菌体对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的吸附。