重金属是对生态环境危害极大的污染物,因其不具降解性而易在生物体内积累,最终通过食物链危害人体健康。随着电镀、冶金、染料、石油、电池等化学工业的迅猛发展,重金属污染对生态环境和人类健康的影响日趋严重,含重金属废水的治理也受到越来越多的重视。生物吸附法因其吸附剂来源广泛、无二次污染、吸附容量大、吸附速度快等优点而备受关注,而微生物固定化技术,可将选择性地筛选出的优势菌种加以固定,构成一种高效、快速、能连续处理的废水处理系统,可以有效地减少二次污染,处理重金属废水时效果良好,且已表现出了巨大的潜力,成为近年来国内外学者研究的热点。本研究采用新型生物载体丝瓜瓤—作为固定载体,固定简青霉(Penicillium sp.),在黑曲霉(Aspergillus niger)常用培养基的基础上,加入一定比例的氨盐,对Penicillium sp.进行培养,控制条件使其在丝瓜瓤上生长,研究中发现其生长速度快,菌丝与载体结合紧密,单位面积菌体数量多。用此固定菌来吸附废水中的重金属离子,研究其在溶液中对金属离子的吸附效果。本研究中对固定化Penicillium sp.吸附重金属分为两个部分,包括Penicillium sp.对单种重金属的吸附和Penicillium sp.对混合金属离子的吸附,分别考察单种金属离子和多离子混合溶液的pH值、重金属离子浓度、时间、吸附温度、转速对吸附效果的影响。研究表明pH值是吸附重金属离子的重要影响因素之一。吸附只能在合适的pH值下进行。当pH过低时,由于溶液中H+浓度很大,大量的H+在菌体表面质子化,使吸附量降低;当pH过高时同时,金属离子与大量氢氧根离子容易形成沉淀,使吸附不易进行。Penicillium sp.吸附重金属的最佳pH值随重金属离子的不同而不同:Penicillium sp.菌对Zn2+的最佳吸附pH在5.0附近;Penicillium sp.菌对Pb2+的最佳吸附pH在5.0～6.0之间。时间对吸附的结果表明生物吸附过程可分为两个阶段:第一阶段是表面快速吸附过程,在吸附刚开始1h内,溶液中的重金属离子浓度下降很快;第二个阶段吸附量增加的速度很慢并逐渐达到平衡,是一个慢速的细胞内积累。温度对吸附影响不大,略微升高温度将有利于吸附,而较大幅度升高温度则不利于吸附。Penicillium sp.菌对金属离子的最佳吸附温度在30℃左右。对吸附平衡进行研究,并用Langmuir模型方程对单种金属离子的吸附等温线数据进行拟合,该生物吸附平衡曲线可以用Langmuir模型方程来描述Penicillium sp.菌对Pb2+、Cu2+和Zn2+的吸附,其相关系数分别为0.9976、0.9927和0.9965,拟合良好。废水中重金属离子一般是多种离子同时存在的,Penicillium sp.同时吸附Pb2+和Cu2+以及同时吸附Cu2+和Zn2+的结果显示其他离子的存在可能影响菌体对另一种金属离子的吸附。