生物吸附劑是用微生物體來吸附水中的重金屬是一項新興的廢水生物處理技術(shù).藻類,、細菌,、真菌等是生物吸附劑的來源,它們對多種重金屬都有較好的吸附去除效果.文章從細胞壁的結(jié)構(gòu)特性概述了藻類、細菌,、真菌等對重金屬吸附的機理,介紹了它們的吸附性能.

　　生物吸附劑細菌

　　細菌及其產(chǎn)物對溶解態(tài)的金屬離子有很強的配合能力,。細菌細胞壁帶有負(fù)電荷，使得細菌表面具有陰離子的性質(zhì),。金屬離子與細胞表面結(jié)構(gòu)物質(zhì)上的羥基陰離子和磷酸陰離子發(fā)生相互作用而被固定,。細菌細胞外膜上的結(jié)構(gòu)成分很容易與金屬發(fā)生反應(yīng)，使金屬結(jié)合到細胞的表面,。通常重金屬結(jié)合到細菌細胞壁上,，因而可以防止這些有毒的重金屬物質(zhì)滲透到細胞內(nèi)部的敏感位點。有時必需的金屬離子也可通過細胞膜而進入到需要金屬離子的反應(yīng)位點,。E．cozi的外膜是由蛋白質(zhì),、脂多糖和磷脂構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，金屬離子被認(rèn)為是能穩(wěn)定外膜分子結(jié)構(gòu)的重要附加成分,。如革蘭陰性細菌外膜的脂多糖,，要維持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性需要足量的Ca2+的存在，如果用螯合劑去除Ca2+，脂多糖就會解體,。研究表明,，E．cozi的外膜能從水溶液中吸附金屬離子，傷寒沙門菌的脂多糖有Ca2+與Mg2+的高親和結(jié)合位點與低親和結(jié)合位點,。在活性污泥中微生物吸附有毒重金屬并將其保留在菌體內(nèi),，對污水的凈化具有極其重要的意義。

　　枯草芽孢桿菌(B．subtilis)細胞壁上的肽聚糖,，可以從水溶液中配合大量的金屬離子,，特別是大多數(shù)過渡金屬，如富集第一副族金屬可以大于1nmol／μg(相對于肽聚糖自重),。

　　生物吸附劑真菌

　　許多真菌都可用作生物吸附劑,，已研究的真菌主要有釀酒酵母、根霉菌(Rhizopus spp.)等,。由于Rhizopus spp．有很高的吸附能力,，因此對其吸附也研究得較為透徹。霉菌和酵母能夠吸附和積累重金屬,，這一特征既有為代謝目的的主動金屬離子吸附,，也有細胞及其組成成分的化學(xué)補償而引起的被動吸附和結(jié)合。

　　酵母細胞的表面能與陽離子迅速可逆地結(jié)合而起著離子交換樹脂的作用,，啤酒酵母能迅速的吸附鈾,。據(jù)此推測，在其細胞表面可能有磷酸基和羧基,，磷酸二酯鍵的解離可能在啤酒酵母的細胞表面產(chǎn)生陰離子,，能吸附帶有正電荷的金屬陽離子。

　　某些類型的真菌和酵母對金屬離子具有明顯的生物吸附作用,，可以用于從水溶液中吸附和濃縮金屬離子,。許多種類的真菌和酵母在自然界普遍存在，其菌體也可以從某些發(fā)酵過程中大量得到,，因而可使這些微生物成為選擇生物吸附劑的良好材料,，并有可能使用真菌生物吸附劑從工業(yè)廢水中除去重金屬離子而脫除工業(yè)廢水的毒性。此外,，菌體所吸附的貴重金屬可以回收和再生,，能對廢水處理過程的費用有所補償。在這些過程中使用死菌體并探討其生物吸附性質(zhì),，通過某些簡單的處理之后,，可作為生產(chǎn)的生物吸附劑的原料。具有低成本,、高效率和較好再生能力的特點,。

　　真菌不僅對單種金屬能有效地吸附,，而且，同一種菌體對多于一種金屬的吸附也有很多的研究和報道,。實際上,，在測定的溶液中或用其處理的水溶液中常存在各種金屬離子的混合物。大量容易得到的微生物菌體是篩選吸附金屬離子的生物吸附劑的基礎(chǔ),。

　　將發(fā)酵工業(yè)廢棄菌體用于生物吸附,，是開發(fā)環(huán)境資源微生物的有效方法之一。大規(guī)模發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)生大量的廢棄菌體,，這些廉價的真菌菌體是發(fā)酵工業(yè)的副產(chǎn)物,，并具有處理問題。利用從發(fā)酵工業(yè)獲得的廢菌體制備生物吸附劑,，并可用它從溶液中吸附廢金屬,。已經(jīng)試驗過用大量的工業(yè)廢菌體如活性污泥、產(chǎn)黃青霉(Penicillium chrysogenum)和少根根霉(Rhizopus arrhizus)來吸附鈾和釷,。使用發(fā)酵工業(yè)的廢棄菌體可以生產(chǎn)顆粒化的吸附劑,。

　　生物吸附劑藻類

　　Volesky和Kuyucak等的研究指出,，海藻漂浮馬尾藻(Sargassum natans)是一個極有潛力的生物吸附劑，它對金屬具有非常好的選擇性,；海洋褐藻Ascobhyllum和Sargassum對于毒性的Pb,、Cd、Cu,、Zn,、U等具有非常高的吸附能力，并制造出了人工培養(yǎng)的海洋褐藻型生物吸附劑,；淡水小球藻(Chlorellavulgaris)可作為另一種商用吸附劑的原料,。

　　研究顯示藻類細胞具有富集金屬的能力，因此可以選擇吸附性能好的藻類作為吸附劑的生產(chǎn)原料,，藻類不僅數(shù)量大而且容易收集,，并且在一些地區(qū)可以人工養(yǎng)殖。

　　海洋是生物吸附劑的豐富來源,，各種海藻都有從復(fù)雜水溶液中分離和回收金屬離子的*性質(zhì),。海藻菌體是可用于制備生物吸附材料的一類天然的、大多數(shù)情況下都很豐富的原料,。將海藻細胞固定化可以生產(chǎn)出比離子交換樹脂商品更具明顯優(yōu)點的生物吸附劑,，使用固定化的海藻生物吸附劑可以為各種海藻菌體的生產(chǎn)開創(chuàng)一個新的、有利的商業(yè)應(yīng)用,。據(jù)文獻報道,，一種稱為AlgaSORB的生物吸附劑(使用硅膠作為固定化載體)近年來被用于從工業(yè)廢水和污染的地下水中回收重金屬,。

　　各種海藻具有不同的特殊的結(jié)合金屬離子的性質(zhì)。在海藻中金屬結(jié)合能力變化是由于不同科和不同屬的海藻有不同的細胞壁成分,，不同的細胞壁成分會使細胞壁上產(chǎn)生不同的吸附位點,。已知的分類系統(tǒng)，將海藻分為21000～25000個不同的種和10萬個不同的菌株,，其中大多數(shù)具有生物吸附功能,。因此，不同海藻從水溶液中回收金屬離子的潛力是巨大的,。

　　無生命的死海藻菌體物質(zhì)吸附金屬離子的能力更大,，被認(rèn)為更適合用于生物吸附。在吸附和積累重金屬離子方面,，死海藻菌體均比活細胞和組織更有效,。不同的死海藻對金屬有不同的親和力，這取決于不同的吸附條件,。關(guān)于金屬離子一海藻生物吸附的相互關(guān)系近來已經(jīng)有人進行了研究,。已經(jīng)完成的工作表明使用無生命的海藻從水溶液中回收金屬至少有兩個主要的優(yōu)點：①死海藻可以在通常對活海藻有毒的條件下回收金屬離子；②對已經(jīng)實驗過的幾種海藻來說,，通常在硬水或咸水中存在的Ca2+,、Mg2+、Na+和K+與海藻的結(jié)合力很弱,，因此這些離子對其他重金屬離子的結(jié)合沒有太大的干擾,。在必須從硬水或咸水中除去重金屬離子的條件下，后一特點使海藻比其他的商用離子交換樹脂具有明顯的優(yōu)點,。