【摘 要】
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胞外聚合物（EPS）由于拥有丰富的官能团,对重金属具有优异的吸附性能,成为一种高效环保的新型吸附剂。通过重金属胁迫/诱导的方式,可以刺激菌株产生更多的EPS。但以往的研究都将胁迫/诱导效果归因于重金属阳离子,而忽略了阴离子的作用。其次大多数研究的实验对象都集中在革兰氏阳性菌上,很少关注革兰氏阴性菌。本论文采用三种Cd（Ⅱ）化合物对Pseudomonas aeruginosa和Alcaligenes
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胞外聚合物（EPS）由于拥有丰富的官能团,对重金属具有优异的吸附性能,成为一种高效环保的新型吸附剂。通过重金属胁迫/诱导的方式,可以刺激菌株产生更多的EPS。但以往的研究都将胁迫/诱导效果归因于重金属阳离子,而忽略了阴离子的作用。其次大多数研究的实验对象都集中在革兰氏阳性菌上,很少关注革兰氏阴性菌。本论文采用三种Cd（Ⅱ）化合物对Pseudomonas aeruginosa和Alcaligenes faecalis进行胁迫培养,并以EPS为吸附剂对Cd（Ⅱ）的吸附性能进行研究,探究重金属胁迫/诱导革兰氏阴性菌的过程中,不同阴离子对菌株EPS产量、组分和吸附性能的影响,发现NO3-可以促进菌株产生含有更多蛋白质的EPS。通过相关性研究发现,EPS中的蛋白质是影响EPS吸附性能的主要因素。采用三维荧光光谱、高效液相色谱、傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱对不同胁迫条件下的EPS进行分析,发现胁迫/诱导后C=O、-NH2、-COOH等官能团含量增加。最后以Cd（NO3）2胁迫/诱导前后的EPS为吸附剂,探究了在单一和双金属离子存在时,不同条件下,EPS对Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）的吸附规律,发现EPS对Cd（Ⅱ）有更高的亲和性。主要结论如下:（1）采用不同浓度的Cd Cl2、Cd SO4和Cd（NO3）2分别对Pseudomonas aeruginosa和Alcaligenes faecalis进行胁迫/诱导时,Cd（NO3）2的胁迫效果最好,表明NO3-在胁迫/诱导中作为N源被菌株用于合成蛋白质,提高EPS产量,进而提高EPS的吸附能力。对于Pseudomonas aeruginosa,在Cd（NO3）2浓度为50 mg/L时,EPS达到214.96 mg/g VSS,其中蛋白质含量较胁迫诱导前增加了四倍,在此条件下得到的EPS吸附量最高;对于Alcaligenes faecalis,在Cd（NO3）2浓度为20 mg/L时,EPS达到109.17 mg/g VSS,其中蛋白质较胁迫/诱导前增加了一半,在此条件下得到的EPS吸附量也是最高的。（2）液相色谱结果说明,胁迫/诱导后,EPS中丝氨酸、谷氨酸、脯氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸的比例上升,提高了EPS的吸附能力。红外光谱结果表明,经三种Cd（Ⅱ）化合物胁迫/诱导后,EPS中官能团浓度增加,其中Cd（NO3）2胁迫后得到的EPS的官能团的含量最高,如C-O、C-N、N-H等。采用XPS对EPS中的C、O元素进行分析,经胁迫/诱导后,部分C链出现断裂,与O、N元素结合形成C-（N,O）,其中经Cd（NO3）2胁迫后得到的EPS中C-N/C-O和C=O的比例最高。（3）Pseudomonas aeruginosa EPS和Alcaligenes faecalis EPS对Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）的吸附实验表明,胁迫/诱导前后EPS的吸附量随p H的升高而提高,而温度对EPS吸附能力的影响比较小;EPS对Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）的吸附数据符合Langmuir模型,得到的Cd（NO3）2-EPSP.A和Cd（NO3）2-EPSA.F的理论最大吸附量均高于胁迫前。动力学研究结果表明,EPS吸附Cd（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）的过程更符合伪二级动力学模型。（4）竞争性Langmuir模型拟合结果说明,在Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）同时存在的情况下会共同竞争EPS上的吸附位点,Cd（Ⅱ）对Zn（Ⅱ）的抑制作用高于Zn（Ⅱ）对Cd（Ⅱ）,并且EPS对Cd（Ⅱ）有更高的亲和性。
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