1 引言(Introduction)
鈾是核電產(chǎn)業(yè)和核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中非常重要的戰(zhàn)略性資源，隨著鈾礦的大量開(kāi)采和濕法冶金技術(shù)的成熟，產(chǎn)生了大量的濃度低于1 mg·L-1的含鈾廢水，這些低濃度的含鈾廢水隨著環(huán)境的遷移和食物鏈的富集，不可避免地會(huì)進(jìn)入環(huán)境，從而對(duì)自然生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康構(gòu)成潛在的威脅.近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多研究人員廣泛關(guān)注于高濃度含鈾廢水(初始鈾濃度大于50 mg·L-1)的處理，并取得了顯著的成果，然而對(duì)于低濃度的含鈾廢液(放射性活度濃度范圍為37~3.7×105 Bq·L-1(魏廣芝等，2007)的處理關(guān)注卻相對(duì)較少，且濃度越低處理難度越大.目前，化學(xué)(混凝)沉淀、離子交換、蒸發(fā)濃縮、吸附是處理放射性含鈾廢水的基本工藝，但在實(shí)際應(yīng)用中這些方法對(duì)于處理離子濃度在1~100 mg·L-1的低濃度含鈾廢水，存在著高能耗、低效率、高成本、需二次廢物處理等問(wèn)題.多年來(lái)，研究人員一直致力于探尋新的高效經(jīng)濟(jì)的低濃度含鈾廢水的處理技術(shù)，1991年美國(guó)學(xué)者首次揭示了微生物能夠還原鈾，開(kāi)創(chuàng)了微生物與鈾相互作用的新時(shí)代，微生物處理含鈾廢水的技術(shù)從而得到了廣泛的重視和發(fā)展(胡戀等，2007).同時(shí)，研究人員們還發(fā)現(xiàn)，這些生物吸附劑擁有良好的金屬結(jié)合能力，在特殊條件下還能實(shí)現(xiàn)特異性選擇吸收某些金屬離子，能夠很好地降低溶液中金屬離子濃度(從μg·L-1降低到ng·L-1).利用微生物吸附低濃度放射性廢水是一種新型高效的處理方法，具有低成本、耗能少、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，并能與其他工藝相結(jié)合實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)化.在眾多微生物吸附劑(細(xì)菌、真菌、藻類(lèi))中，選用發(fā)酵工業(yè)的廢棄菌體作為吸附劑，不僅可以降低生物吸附劑的成本，還可使其具有工業(yè)化應(yīng)用的潛力.面包酵母作為一類(lèi)重要且廉價(jià)的工業(yè)微生物，突顯其作為生物吸附劑的優(yōu)越性：安全無(wú)毒性、來(lái)源穩(wěn)定易培養(yǎng)、理想模式生物可在分子水平上研究其吸附機(jī)理(陳燦等，2006).同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，酵母菌可以去除多種重金屬，并且對(duì)于放射性核素鈾的吸附量較高，在競(jìng)爭(zhēng)吸附中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，受因素干擾較小.目前，關(guān)于酵母菌對(duì)放射性核素鈾的吸附能力和機(jī)理研究中，大部分研究者使用的都是活體酵母菌，也有部分研究人員研究死體酵母菌，發(fā)現(xiàn)其具有與活體酵母相似甚至更好的吸附效果，而對(duì)于活、死菌吸附機(jī)理的研究卻很少有人關(guān)注.本文基于近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究成果及自身的研究工作，探究活性與滅活面包酵母對(duì)低濃度放射性核素鈾在不同酸堿度、吸附時(shí)間、吸附劑濃度條件下的吸附差異，并對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析，最后討論其不同的吸附機(jī)理，以期為后續(xù)發(fā)展的生物吸附工藝提供一定的參考.
2 材料和方法(Materials and methods) 2.1 實(shí)驗(yàn)材料 2.1.1 主要儀器與試劑
WGJ-Ⅲ型微量鈾分析儀，恒溫培養(yǎng)搖床，TG16-WS臺(tái)式高速離心機(jī)，立式壓力蒸汽滅菌器，傅立葉變換-紅外光譜儀，JSM-6701F冷場(chǎng)發(fā)射型掃描電鏡.硝酸鈾酰及其他試劑均為分析純.
2.1.2 菌株的選擇與制備
實(shí)驗(yàn)所用菌種為市售的安琪酵母有限公司生產(chǎn)的面包酵母.稱(chēng)取一定量的干酵母加入到2%的滅菌葡萄糖溶液中活化，將活化后的菌體種子液接入到無(wú)菌YPD(1%酵母提取物、2%蛋白胨、2%葡萄糖)液體培養(yǎng)基中，于恒溫培養(yǎng)搖床(30 ℃，200 r·min-1)中振蕩培養(yǎng)30 h后，離心(5000 r·min-1，5 min)收集菌體，將收集到的菌體用無(wú)菌去離子水反復(fù)清洗3次，然后將其中一部分稀釋成菌體懸浮液，置于4 ℃ 冰箱中保存?zhèn)溆?將另一部分稀釋的菌體懸浮液在0.15 MPa、121 ℃ 立式壓力蒸汽滅菌器中滅活20 min，得到滅活酵母，置于4 ℃ 冰箱中保存?zhèn)溆?
2.1.3 鈾溶液配置
準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的硝酸鈾酰[UO2(NO3)2·6H2O]，溶解于0.01 mol·L-1的硝酸溶液中，配制成1 mg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備鈾溶液，然后用0.001 mol·L-1硝酸水逐級(jí)稀釋得到10 mg·L-1的實(shí)驗(yàn)用鈾溶液.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用NaOH、HNO3調(diào)節(jié)溶液pH值，為了減小外加陽(yáng)離子對(duì)吸附過(guò)程的影響，在批次實(shí)驗(yàn)中Na+離子強(qiáng)度設(shè)置為0.01 mol·L-1.
2.2 實(shí)驗(yàn)方法 2.2.1 吸附實(shí)驗(yàn)
取容積為40 mL的離心管，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，加入一定體積的活性酵母菌懸浮液和3 mL 0.1 mol·L-1硝酸鈉溶液于搖床上恒溫振蕩混合(200 r·min-1，30 min)后，加入3 mL 10 mg·L-1鈾溶液(保持吸附系統(tǒng)中初始鈾離子濃度為 1 mg·L-1)，在搖床上恒溫振蕩吸附(200 r·min-1)，一定時(shí)間后取樣離心(10000 r·min-1，15 min)，取上層清液測(cè)定其中鈾離子濃度.滅活酵母菌與活性酵母菌實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程完全一致.
2.2.2 計(jì)算方法
鈾濃度利用微量鈾分析儀工作曲線法測(cè)定，鈾的吸附量及吸附率用下式表示：
式中，Q為吸附量(mg·g-1)，R為吸附率，C0為初始溶液中鈾離子濃度(mg·L-1)，Ce為吸附后溶液中鈾離子濃度(mg·L-1)，Cm為加入酵母菌懸浮液的質(zhì)量濃度(g·L-1).
2.3 分析測(cè)試
由于鈾溶液濃度太低不利于樣品的觀測(cè)，因此，在制作分析樣品時(shí)，將鈾溶液濃度提高至100 mg·L-1.
2.3.1 掃描電鏡樣品制備
離心收集吸附前后的活性酵母與滅活酵母菌體，加入2.5%戊二醛溶液固定1 h后除去戊二醛，清洗后用潔凈的膠頭滴管將菌體置于潔凈拋光的錫箔紙上，依次用20%、50%、80%、100%的乙醇溶液梯度脫水處理，待自然晾干后，噴金處理，置于JSM-6701F冷場(chǎng)發(fā)射型掃描電鏡下觀測(cè)，得到菌體的顯微圖像.
2.3.2 紅外光譜樣品制備
離心收集吸附前后的活性酵母與滅活酵母菌體，置于30 ℃恒溫干燥箱中干燥備用.采用KBr壓片法，在相同的頻率波長(zhǎng)下測(cè)定紅外吸收光譜.
3 結(jié)果與分析(Results and analysis) 3.1 pH值對(duì)鈾吸附效果的影響
吸附系統(tǒng)pH值不僅決定著酵母菌表面電荷位點(diǎn)分布和硝酸鈾酰在液相中的水解及其絡(luò)合形態(tài)，還會(huì)影響生物吸附劑表面官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)與性能(吳海云等，2010;Popa et al.，2003)，因此，在實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)的酸堿度會(huì)影響鈾離子與酵母菌表面吸附位點(diǎn)的結(jié)合程度.不同pH值下，活性酵母菌與滅活酵母對(duì)鈾酰離子的吸附效果如圖 1所示.
圖 1 pH值對(duì)不同活性酵母菌吸附鈾的影響(a)及滅活酵母菌與活性酵母菌對(duì)鈾吸附量比值(Q2/Q1)(b)(C0=1 mg·L-1，t=4 h，T=26 ℃，Cm=0.20 g·L-1)
從圖 1a可以看出，pH值在3.0~5.0的范圍內(nèi)，活性酵母菌對(duì)鈾的吸附率從8%增長(zhǎng)到48%，基本呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附率始終保持在85%左右，變化不明顯;而pH值在5.5~7.0的范圍內(nèi)，滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附率從84%下降至56%，呈線性下降趨勢(shì)，活性酵母菌對(duì)鈾的吸附率僅從50%下降至38%，下降趨勢(shì)較緩.活性酵母菌對(duì)低濃度鈾的最佳吸附pH值在5.5左右，吸附率達(dá)到50%，而滅活酵母菌的最佳吸附pH值在4.5左右，吸附率達(dá)到87%.從圖 1b可以進(jìn)一步看出，在酸性(pH=3)條件下，滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附量可以達(dá)到活性酵母菌的11倍，隨著pH值的升高，滅活酵母菌與活性酵母菌的這種吸附差異逐漸減小，說(shuō)明滅活酵母菌相對(duì)于活性酵母菌更能適應(yīng)含低濃度鈾的酸性水溶液.
3.2 時(shí)間對(duì)鈾吸附效果的影響
以時(shí)間為變量，研究了活性酵母與滅活酵母菌對(duì)鈾離子吸附的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程，結(jié)果如圖 2所示.從圖 2可以看出，吸附前30 min活性酵母菌與滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附速率近似相同，都保持較快的增長(zhǎng)速率.此后，滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附速率趨于零，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，而活性酵母菌對(duì)鈾的吸附速率趨緩，但仍保持著增長(zhǎng)的趨勢(shì)，240 min后才逐漸達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，300 min后，滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附率(85%)明顯高于活性酵母菌對(duì)鈾的吸附率(70%).通常生物吸附過(guò)程被分為被動(dòng)吸附和主動(dòng)吸附兩種模式，前者是一個(gè)快速過(guò)程，不需要消耗能量，主要依靠細(xì)胞壁上的官能團(tuán)與金屬離子之間的物理作用進(jìn)行吸附，這個(gè)過(guò)程在活體與滅活的菌體吸附劑中都是主要過(guò)程;后者是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程，需要依賴(lài)于能量及代謝系統(tǒng)的調(diào)控，主要通過(guò)細(xì)胞內(nèi)酶促作用進(jìn)行生物轉(zhuǎn)運(yùn)、生物沉淀和生物積累，僅見(jiàn)于活體吸附系統(tǒng)中.因而對(duì)整個(gè)吸附過(guò)程來(lái)說(shuō)，滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附是一個(gè)快速穩(wěn)定的不消耗能量的過(guò)程，而活性酵母菌對(duì)鈾的吸附則是一個(gè)相對(duì)緩慢的依靠自身代謝調(diào)控的過(guò)程.
圖 2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)不同活性酵母菌吸附鈾的影響(pH=5.0±0.1，C0=1 mg·L-1，T=26 ℃，Cm=0.16 g·L-1)
3.3 菌濃度對(duì)吸附效果的影響
探究了活性酵母與滅活酵母初始菌濃度對(duì)鈾的吸附率及吸附量的影響，結(jié)果如圖 3所示.從圖中可以看出，當(dāng)初始菌體投加量由0.064 g·L-1增至0.32 g·L-1時(shí)，活性酵母菌對(duì)鈾的吸附率由62%提高到78%，滅活酵母菌僅從79%提高到87%.說(shuō)明在低濃度鈾的條件下，活性酵母菌對(duì)鈾的吸附能力受初始菌濃度影響較大，隨著菌濃度的升高，細(xì)胞表面吸附位點(diǎn)增加，有利于活性酵母菌對(duì)鈾的吸附作用.當(dāng)活性酵母菌與滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附系統(tǒng)到達(dá)相同狀態(tài)時(shí)，活性酵母菌的初始濃度為0.32 g·L-1，而滅活酵母菌的初始濃度為0.064 g·L-1，僅為活性酵母菌濃度的1/5，且吸附量(12.42 mg·g-1)是活性酵母菌(2.45 mg·g-1)的6倍.進(jìn)一步表明了在低濃度鈾的條件下，滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附能力高于活性酵母菌，因此，在要求高效經(jīng)濟(jì)的吸附生產(chǎn)工藝中，應(yīng)優(yōu)先選用失活細(xì)胞體.
圖 3 不同活性菌體投加量對(duì)吸附鈾的影響(pH=5.0±0.1，t=4 h，C0=1mg ·L-1，T=26 ℃;柱狀圖上方數(shù)據(jù)為吸附量)
3.4 溫度對(duì)吸附效果的影響
在不同溫度環(huán)境條件下，活性酵母和滅活酵母對(duì)鈾的吸附能力如圖 4所示.從圖中可以看出，活性酵母菌(菌濃度0.32 g·L-1)對(duì)鈾離子的最佳吸附溫度為26 ℃，溫度降低或升高，對(duì)于活性酵母菌吸附鈾都有適當(dāng)?shù)囊种谱饔?這是由于溫度較低時(shí)，酵母菌表面吸附位點(diǎn)的活性不強(qiáng)，而在較高溫度下，這些表面吸附位點(diǎn)又失去了活性，從而說(shuō)明活性酵母菌對(duì)鈾的吸附過(guò)程要依賴(lài)于自身代謝系統(tǒng)的調(diào)控.而對(duì)于滅活酵母菌(菌濃度0.064 g·L-1)，經(jīng)過(guò)高溫高壓的作用，細(xì)胞表面的吸附位點(diǎn)已經(jīng)失去活性，溫度對(duì)滅活酵母菌的吸附能力影響不明顯，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，適當(dāng)提高溫度對(duì)吸附還是有促進(jìn)作用，說(shuō)明滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附是一種吸熱反應(yīng)，同時(shí)也表明滅活酵母菌是一種能夠適應(yīng)較寬溫度范圍的生物吸附劑(代群威等，2008).
圖 4 溫度對(duì)不同活性酵母菌吸附鈾的影響(pH=5.0±0.1，C0=1 mg·L-1)
3.5 吸附動(dòng)力學(xué)分析
利用動(dòng)力學(xué)分析可以進(jìn)一步探討酵母菌對(duì)鈾酰離子的吸附機(jī)理，常用的離子動(dòng)力學(xué)方程有準(zhǔn)一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程、準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程等.相比于準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，利用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行擬合需已知平衡吸附量，而對(duì)于生物吸附這種動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程來(lái)說(shuō)，許多情況下平衡吸附量是未知的，因而用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能夠更好地揭示整個(gè)生物吸附的行為過(guò)程，并與速率控制步驟一致.準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)表達(dá)式如式(3)所示，經(jīng)分離變量，積分可得式(4).
式中，qe為平衡時(shí)的理論吸附量(mg·g-1)，qt為t時(shí)刻的吸附量(mg·g-1)，K2為準(zhǔn)二級(jí)吸附速率常數(shù)(g·mg-1·min-1).
用式(4)分別對(duì)活性酵母與滅活酵母在不同溫度下吸附鈾的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行研究，得到的擬合曲線如圖 5所示，模型擬合參數(shù)見(jiàn)表 1.
圖 5 不同溫度下不同活性酵母菌對(duì)鈾的吸附動(dòng)力學(xué)擬合(pH=5.0±0.1，C0=1 mg·L-1)
從表 1可以看出，不同溫度下活性酵母菌與滅活酵母菌對(duì)鈾離子的準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附速率方程擬合結(jié)果較好，R2均在0.99以上.一般來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型是假定吸附速率受化學(xué)吸附機(jī)理的控制，而這種化學(xué)吸附涉及到吸附劑與吸附質(zhì)之間的電子共用或電子轉(zhuǎn)移(Sarada et al.，2014)，這就說(shuō)明無(wú)論是活性酵母菌還是滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附過(guò)程中，都存在著化學(xué)吸附過(guò)程，并且這種化學(xué)吸附機(jī)制表現(xiàn)為菌體表面吸附位點(diǎn)與鈾離子間的電子共用或電子轉(zhuǎn)移.
表 1 不同溫度下不同活性酵母菌對(duì)鈾吸附的準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合參數(shù)
3.6 掃描電鏡結(jié)果與分析
圖 6為吸附前后活性酵母與滅活酵母菌體的掃描電鏡圖，從圖中可以明顯看出，吸附鈾前后活性酵母菌與滅活酵母菌菌體表面形貌的差異.吸附前活性酵母菌細(xì)胞表面完整光滑(圖 6a)，在與鈾離子作用2 h后(圖 6b)，只有少量的鈾離子沉淀物不均勻地附著在細(xì)胞表面，沉淀物聚集成小塊狀，同時(shí)細(xì)胞表面出現(xiàn)凹陷，形成空洞，表明鈾離子開(kāi)始與酵母細(xì)胞作用，這與劉明學(xué)等(2011)的研究結(jié)果一致.而經(jīng)過(guò)高溫高壓滅活的酵母菌，在吸附鈾離子前(圖 6c)，細(xì)胞雖保持完整，但表面出現(xiàn)褶皺，有明顯突起，使其表面積增大，為鈾離子的結(jié)合提供了更多的吸附位點(diǎn)，同時(shí)驗(yàn)證了滅活酵母菌的高吸附能力.由于滅活酵母菌對(duì)鈾的吸附速率很快，僅30 min就達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，因而在與鈾離子作用2 h后(圖 6d)，大量的納米顆粒狀鈾離子沉淀不均勻地附著在細(xì)胞表面，并成簇狀向上生長(zhǎng).
圖 6 吸附前后活性與滅活酵母菌掃描電鏡圖(a.吸附前活性酵母菌，b.吸附后活性酵母菌，c.吸附前滅活酵母菌，d.吸附后滅活酵母菌;×15000;pH=5.0±0.1，t=2 h，C0=100 mg·L-1，Cm=1.60 g·L-1，T=30 ℃)
3.7 紅外光譜分析
圖 7為吸附鈾前后活性酵母菌與滅活酵母菌的紅外光譜圖.研究表明，吸附的鈾酰離子主要沉積在細(xì)胞的表面即細(xì)胞壁上，因?yàn)榧?xì)胞壁上的活性基團(tuán)可以與金屬離子發(fā)生定量的結(jié)合反應(yīng)(白靜等，2009).面包酵母菌細(xì)胞壁主要由葡聚糖、甘露聚糖、蛋白質(zhì)和脂類(lèi)，還有部分的幾丁質(zhì)(N-乙酰葡萄糖胺，以1-4葡萄糖苷鍵連接的多聚體)等組成(胡家駿等，1988).因面包酵母菌組成成分比較復(fù)雜，使得樣品在整個(gè)波數(shù)段(400~4000 cm-1)內(nèi)均有明顯吸收，這樣某些峰未能表現(xiàn)出來(lái)，一些不太靈敏的吸收峰被掩蓋.
圖 7 吸附鈾前后活性與滅活酵母菌紅外光譜圖(pH=5.0±0.1，t=2 h，C0=100mg·L-1，Cm=1.60 g·L-1，T=30 ℃)
從活性酵母菌吸附前后的紅外光譜圖(圖 7)可見(jiàn)，活性酵母菌吸附鈾后—OH的伸縮振動(dòng)由3434.37 cm-1向低波數(shù)移動(dòng)到3378.65 cm-1，說(shuō)明—OH參與絡(luò)合鈾酰離子，—OH鍵鍵長(zhǎng)增長(zhǎng)，峰值發(fā)生紅移，這與劉明學(xué)等(2011)的研究結(jié)果一致.2100 cm-1左右為C≡C伸縮振動(dòng)帶，吸附鈾后峰值向低波數(shù)移動(dòng)了11 cm-1，說(shuō)明鈾酰離子取代了C≡C兩端的某些基團(tuán)，使分子的對(duì)稱(chēng)性降低，吸收頻率向低頻發(fā)生偏移(翁詩(shī)甫，2010).1643 cm-1處歸屬于醛羰基CO伸縮振動(dòng)吸收帶，1551 cm-1處的吸收峰為酰胺II帶，1242 cm-1為酰胺III帶，由N—H鍵的彎曲振動(dòng)和C—N鍵的伸縮振動(dòng)耦合而成(白靜等，2009)，在與鈾發(fā)生相互作用后，這些峰都發(fā)生了偏移.綜合紅外光譜的變化情況來(lái)看，在活性酵母菌對(duì)鈾離子的吸附過(guò)程中，羥基、醛羰基、N—H、C—N等為主要的吸附位點(diǎn).
相對(duì)于活性酵母菌，經(jīng)過(guò)高溫高壓作用的滅活酵母菌在吸附前，2100 cm-1左右的吸收譜帶幾乎完全消失，蛋白質(zhì)吸收特征峰(由活性酵母的1643、1551、1242 cm-1分別移動(dòng)至滅活酵母的1651、1536、1239 cm-1)出現(xiàn)了漂移，說(shuō)明在高溫高壓作用下細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)還是保持完整，只是某些蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)變性，C≡C斷裂，使譜峰出現(xiàn)了消失和漂移.
從滅活酵母菌吸附前后的紅外光譜圖(圖 7)可看出，在3300~3400 cm4-1之間，峰位由3386.57 cm-1向高波數(shù)移動(dòng)到3434.23 cm-1，可能是由—OH和—NH2的伸縮振動(dòng)引起的，這與其他學(xué)者的發(fā)現(xiàn)一致.1651 cm-1處歸屬于酮羰基CO伸縮振動(dòng)吸收帶，1536 cm-1和1239 cm-1是N—H鍵的彎曲振動(dòng)和C—N鍵的伸縮振動(dòng)，可能有PO伸縮振動(dòng)的貢獻(xiàn).1072.50 cm-1處是磷酸基—HPO2- 的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)帶，與鈾離子結(jié)合后向低波數(shù)偏移了7 cm4-1.因此，滅活酵母菌對(duì)鈾離子的吸附過(guò)程中，羥基、酮羰基、PO、—HPO2-等為主要的吸附位點(diǎn).
比較圖 7中吸附前后活性酵母與滅活酵母的紅外光譜可以發(fā)現(xiàn)，在918.25 cm-1和916.15 cm-1處為新出現(xiàn)的峰位，這是一個(gè)含鈾的特征峰，為UO22+的伸縮振動(dòng)峰,說(shuō)明活性酵母與滅活酵母對(duì)鈾離子確實(shí)發(fā)生了吸附作用，菌體表面的吸附位點(diǎn)與鈾離子形成配合物，表現(xiàn)為表面絡(luò)合吸附機(jī)制.
4 結(jié)論(Conclusions)
1) 活性酵母與滅活酵母對(duì)低濃度含鈾溶液都有一定的吸附能力，但滅活酵母菌對(duì)低濃度鈾的吸附效率明顯高于活性酵母菌，且更能適應(yīng)含低濃度鈾的酸性水溶液.
2) 準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合結(jié)果表明，活性與滅活酵母在對(duì)鈾的吸附過(guò)程中都存在著電子共用或電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，這種電荷間的相互作用是一種物理化學(xué)現(xiàn)象，說(shuō)明微生物對(duì)鈾離子的吸附過(guò)程中被動(dòng)吸附過(guò)程為主要的吸附形式.具體參見(jiàn)污水寶商城資料或http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3) 掃描電鏡結(jié)果證實(shí)了滅活酵母菌的高吸附能力.紅外光譜分析進(jìn)一步說(shuō)明了活性酵母與滅活酵母菌吸附機(jī)理的不同，活性酵母菌對(duì)鈾離子的吸附過(guò)程中，羥基、醛羰基、N—H、C—N等為主要的吸附位點(diǎn)，提供這些吸附位點(diǎn)的主要為多糖和蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì);而滅活酵母菌對(duì)鈾離子的吸附過(guò)程中，羥基、酮羰基、PO、—HPO42-等為主要的吸附位點(diǎn)，提供這些位點(diǎn)的主要為多糖和磷酸類(lèi)物質(zhì).說(shuō)明滅活酵母菌經(jīng)過(guò)高溫高壓的作用，細(xì)胞表面蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)變性，細(xì)胞膜通透性增加，使其胞內(nèi)磷酸物質(zhì)大量釋放，大大增加了自身結(jié)合鈾離子的能力，使滅活酵母菌對(duì)鈾酰離子的吸附成為一種快速、穩(wěn)定、高效的吸附過(guò)程.而對(duì)于活性酵母菌來(lái)說(shuō)，細(xì)胞膜的通透性并沒(méi)有發(fā)生改變，在鈾離子吸附過(guò)程中會(huì)選擇性吸附，并且細(xì)胞自身也會(huì)做出不同的調(diào)控反應(yīng)，如在吸附過(guò)程中細(xì)胞出現(xiàn)凹陷等，這些都說(shuō)明了活性酵母菌對(duì)鈾離子的吸附不僅依賴(lài)于細(xì)胞表面活性位點(diǎn)的被動(dòng)吸附，同時(shí)還要依賴(lài)于自身代謝系統(tǒng)的調(diào)控及其代謝產(chǎn)物等.
