海藻对水体中重金属的吸附研究

本文研究了三种大型藻及五种微藻的死藻体对水体中重金属离子的吸 附。从藻细胞的形态学和光谱学以及吸附动力学和热力学等角度，探讨 了海藻对金属离子的吸附机理。获得了吸附的适宜条件，为生物吸附剂在 实际生产中的开发利用提供了理论基础。实验主要结果为： 通过藻体死细胞与活细胞吸附研究比较，得出：藻体细胞的死亡不但不 影响其吸附能力，而且可以解决用活体细胞作生物吸附剂进行工业废水处理 的许多困难（如藻的营养问题、藻细胞对金属的耐受力等问题）。以死亡藻 细胞作为生物吸附剂的细胞固定化技术有很大的工业应用前景。 从藻细胞形态学和荧光发射光谱的研究得出，海藻对重金属的吸附不仅 靠细胞壁成分对金属离子进行作用，细胞的内部物质也积极地参与吸附。吸 附前后的细胞不仅表面强烈变形（变得凹凸不平），而且细胞的深层结构也 发生了变化，使细胞的荧光发射光谱发生改变：未经吸附的藻细胞在紫外光 激发下发出清晰的荧光，吸附之后荧光削弱甚至消失。 吸附的热力学研究得出，吸附过程符合Freundlich吸附等温方程 q=kcb，可以认为该方程是海洋藻类——尤其是单胞藻吸附金属的普遍模式。 海藻对金属离子的吸附过程是多个一级反应并行的反应。藻体细胞存 在着多个吸附官能团，这些官能团大致可以总括为快速吸附位点、中速吸 附位点和慢速吸附位点三大类，实验模拟得出藻细胞吸附金属离子的动力 学公式：Ce=Σci=C01e-k1t+C02e-k2t+C03e-k3t，式中k1，k2及k3代表三类吸附 位点的反应速率常数。 吸附的条件研究表明，吸附反应有一个最佳吸附温度和酸度，温度和酸 度值过高或过低都不利于反应的进行；对于所实验的藻种，最佳吸附温度约 为40℃，最佳吸附pH值在6.4左右。 离子强度低利于吸附的进行。离子强度越高，藻对金属离子的吸附量越 低。当其它条件相同、离子强度由0.0016增至0.047时，吸附容量减小了 9倍。原因是各离子之间对吸附位点的竞争吸附，这种竞争关系决定了离 子强度高时吸附容量较低。 中日科学院海洋研究所硕士论文：海藻对水体中重金间的吸附研灾 藻类对金属的吸附能力和金属离子的化学本质有密切的关系。各官能团 对离子进行选择吸附，多种离子共存时，相互之间是竞争关系，这种竟争关 系从侧面解释了低离于强度利于吸附进行的现象。各共存离于的吸附量及优 先选择性主要决定于离子的软硬酸度。