含锰废水处理技术
国内外处理含重金属废水的方法很多，一般情况下，当废水中重金属浓度较高时，应用化学法、电解法等方法效果明显，但是当废水中重金属浓度较低时，利用上述方法成本较高，经济效益不理想，在处理该类废水时多利用酵母菌、藻类、谷物、霉菌等作为生物吸附剂以去除其中的重金属离子。本试验用酿酒酵母菌体作为吸附剂，研究了废水pH值、吸附时间、酵母添加量等影响因素对生物吸附的影响。
1材料和方法
1．1实验菌株
酿酒酵母菌，购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，编号为2．1188。
酿酒酵母菌用麦芽汁液体培养基培养24h，6000r/min离心10min，去上清液，用去离子水洗涤2～3次，收集菌体备用。
1．2试剂及仪器
试剂：麦芽汁培养基，BR(阿拉丁试剂);氯化锰，四水、氢氧化钾、乙醇、硝酸，以上均为分析纯(上海国药集团化学试剂有限公司);水为重蒸二次水。
仪器：SP-3520AAPC原子吸收分光光度计(上海光谱仪器有限公司);C-MAGHP7控温加热板(德国IKA公司);XW-80A微型旋涡混合仪(上海沪西分析仪器厂);85-2型恒温磁力搅拌器(上海司乐仪器厂);HS-2102恒温摇床(上海和呈仪器厂);Allegra64R离心机(BECKMANCOULTER公司)。
1．3Mn2+标准溶液的配制
用去离子水将分析纯MnCl2·4H2O配制为Mn2+质量浓度为1000mg/L的储备液。实验设计为：检测标准设为5个，各标准中Mn2+的质量浓度依次为0，1，2，4，6μg/mL。根据该设计用去离子水进一步稀释成实验需要的Mn2+标准溶液。
1．4吸附试验
用移液枪定量吸取已知Mn2+质量浓度的溶液于250mL锥形瓶中，加入定量的菌体，在控温磁力搅拌器上进行吸附实验，测定吸附前后溶液中Mn2+质量浓度的变化。
1．5测定及计算方法
样品溶液中Mn2+浓度用原子吸收分光光度计测定。原子吸收方法的应用，关键的一点是标准曲线的建立，与之相对应的是标准溶液的配制。本研究使用原子吸收分光光度系统SP-3520AAPC测定标样，应用机内设置的多项式拟合的浓度最小二次法拟合标样测定结果，得到拟合曲线图，具体如图1所示。
由图1可见，A=0．0085C2+0．2357C+0．0205，相关系数R能达到0．9993，证明多项式的拟合能准确地符合原子吸收的实际变化趋势，测定结果准确可信。
2结果与分析
2．1溶液pH值对吸附效果的影响
在温度为25℃，Mn2+初始质量浓度4μg/mL，酿酒酵母添加量为6．0g/L，搅拌时间为60min条件下，考察溶液pH值对吸附效果的影响。实验结果如图2所示。
由图2可见，随着溶液pH值的升高，酿酒酵母对Mn2+的吸附率随之增加，但pH值与吸附率之间并不呈简单的线性关系，当pH=2时，酿酒酵母对Mn2+的吸附率很小，当pH值从2升至4时，酿酒酵母对Mn2+的吸附率迅速增加，当pH=5时，酿酒酵母对Mn2+的吸附效果最佳，此后，吸附率又随着溶液pH值的升高而减小。这是由于pH值影响吸附剂表面电荷，当pH很低时，溶液中大量存在的水合氢离子会与金属离子竞争细胞壁上吸附活性位点，并使菌体细胞壁质子化，增加细胞表面的静电斥力，使得吸附率较低。随着溶液pH值的升高，超过菌体表面的等电点，菌体表面的负电荷增加，吸附率随之增加，当溶液pH较高，达到了Mn2+的沉淀平衡常数，Mn2+会形成氢氧化锰的微沉淀沉积在菌体表面，从而造成吸附率减小。
2．2吸附时间对吸附效果的影响
在溶液pH值为5，作用温度为25℃，Mn2+初始质量浓度4μg/mL，酿酒酵母添加量6．0g/L条件下，考察不同吸附时间对吸附效果的影响，实验结果如图3所示。
由图3可见，吸附过程分成两个阶段：第一阶段是开始吸附快速且吸附率较高阶段;第二阶段是吸附率增速变缓的阶段，吸附进行到60min以后，吸附基本达到平衡，60min时的吸附率约为120min时的94%。这表明生物吸附剂吸附Mn2+的吸附过程是快速表面吸附过程。
2．3酿酒酵母添加量对吸附效果的影响
在溶液pH值为5，作用温度为25℃，吸附时间为60min，Mn2+初始质量浓度为4μg/mL条件下，考察酿酒酵母添加量对吸附效果的影响，实验结果如图4所示。
由图4可见，当其余条件一定时，随着酿酒酵母添加量的增加，酿酒酵母对Mn2+的吸附率增加，当酿酒酵母的添加量达到8g/L时吸附效果最佳，此时Mn2+的吸附率达到70%。
3结论
酿酒酵母对Mn2+具有较好的吸附作用，其吸附能力受到废水pH值、吸附时间及菌体浓度等条件的影响。弱酸性条件下有利于酿酒酵母对重金属Mn2+的吸附。
利用酿酒酵母作吸附剂处理含Mn2+废水具有高效、经济的优点，特别是对于处理传统方法不能处理的低浓度重金属废水具有独特的应用价值。它既可充分利用环境资源，又能达到以废治废的目的，因此是一种应用前景很广阔的重金属废水的处理手段。
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