生物吸附法以其材料易得、 吸附效果好、 易解析、 环境友好等优点而被广泛的应用于水溶液中低浓度重金属离子的吸附去除。 光谱学显示苦荞茶含有多种基团且表面结构疏松, 对水溶液中金属离子具有一定吸附潜力。 探讨苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子吸附作用光谱分析。 采用扫描电镜(SEM)、 能谱分析(EDS)、 傅里叶红外光谱(FTIR)对苦荞茶吸附铅、 铜、 镉、 锌、 铬前后进行表征, 初步解析苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子吸附作用。 使用等温吸附方程(Langmuir, Freundlich, Temkin和Dubinin-Radushkevich) 与动力学方程(准一级、 准二级和颗粒内扩散)来评价苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子吸附方式及行为。 响应面法是一种数学建模的优化方法, 能回归拟合各因素与实验结果之间的函数关系, 从而确定实验因素及其交互作用对目标值的影响程度。 采用响应面法考察目标离子初始浓度(A)、 吸附剂颗粒大小(B)、 吸附剂投加量(C)和吸附时间(D)四个因素对苦荞茶吸附水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子能力的影响作用及程度。 等温吸附方程显示, 苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子吸附方式以多层吸附方式为主, 伴有其他吸附类型, 苦荞茶对目标重金属吸附量排序为: 铅＞镉＞铜＞锌＞铬, 即为: 30.67＞16.18＞13.85＞10.81＞8.43 mg·g-1。 动力学方程与苦荞茶扫描电镜(SEM)提示, 苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子吸附过程符合准二级动力学, 其吸附速率由液膜扩散和颗粒内扩散作用共同控制, 而且苦荞茶表面疏松的结构出现表面趋于平滑, 孔洞出现融合的现象。 能谱分析(EDS)与傅里叶红外光谱(FTIR)证实了水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子被苦荞茶所吸附, 苦荞茶中-OH, -CH2, -CH3, CO, -NH, -C-O, CH基团参与水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 镉离子结合吸附作用并存在同一类型的基团吸附结合不同目标离子的现象。 响应面法构建考察因素影响苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子去除能力模型, 其调整回归决定系数分别为Adj R2Pb=97.10, Adj R2Cu=98.44, Adj R2Cd=94.55, Adj R2Zn=92.71, Adj R2Cr=97.02, 说明非线性模型可用来评价考察因素对苦荞茶吸附水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子影响作用。 响应面法分析表明, 考察因素［离子初始浓度(A)、 吸附剂颗粒大小(B)、 吸附剂投加量(C)和吸附时间(D)］对铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子去除率影响作用大小排序为: 铅离子(A＞D＞B＞C)、 铜离子(A＞C＞D＞B)、 镉离子(A＞B＞C＞D)、 锌离子(B＞C＞A＞D)、 铬离子(C＞B＞D＞A)。 研究结果说明, 苦荞茶对水溶液中铅、 铜、 镉、 锌、 铬离子具有良好的吸附作用, 为苦荞茶拓展新的应用途径提供了参考依据。

探究油菜秸秆髓芯、 外壳、 籽荚对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附能力及其吸附机理。 以水溶液中Pb(Ⅱ)最大去除率为评价指标, 采用响应面法Box-Behnken Design实验来分析溶液pH、 Pb(Ⅱ)初始浓度、 粒径大小、 油菜秸秆各部位投加量和时间因素对油菜秸秆吸附Pb(Ⅱ)的影响程度并建立多元回归模型, 优化出最佳吸附条件参数组合; 应用吸附动力学、 等温吸附线模型来拟合油菜秸秆各部位对Pb(Ⅱ)吸附过程, 评价其吸附行为; 用红外光谱对吸附水溶液中Pb(Ⅱ)前后的油菜秸秆髓芯、 外壳、 籽荚进行表征, 探讨其基团变化情况。 结果表明: 水溶液pH与油菜秸秆髓芯、 外壳、 籽荚的投加量两个因素是影响油菜秸秆对水溶液中Pb(Ⅱ)去除的关键因素。 模型回归决定系数分别是R2髓芯=0.9664, R2外壳=0.970 1, R2籽荚=0.964 9, 方程拟合较好, 模型可用。 油菜秸秆髓芯、 外壳、 籽荚对Pb(Ⅱ)的吸附行为符合二阶动力学方程与Langmuir等温线模型, 对水溶液中Pb(Ⅱ)最大吸附量分别为135.14, 78.74和90.09 mg·g-1。 通过比较油菜秸秆髓芯、 外壳、 籽荚吸附水溶液中Pb(Ⅱ)前后红外光谱图发现, 油菜秸秆各部位基团(羟基、 羧基、 酰胺等基团)发生了峰波数位移、 强度降低的变化, 提示这些基团在吸附水溶液Pb(Ⅱ)过程中发挥重要作用。

以梧桐树叶粉末为吸附剂, 通过静态吸附实验, 利用FTIR, SEM, XRD, XRF等手段, 研究了梧桐树叶对铀的吸附行为及其可能存在的机制。 结果表明: 梧桐树叶对铀有较强的吸附能力, 吸附率和吸附容量分别可达96%和19.68 mg·g-1。 吸附行为符合准二级动力学方程和Freundlich等温线方程。 吸附过程中, 铀通过静电作用被快速吸引到梧桐树叶表面, 干粉中的羟基、 羧基和酰胺Ⅱ带等官能团可能与铀发生络合或配位反应; 吸附后, 梧桐树叶干粉表面由疏散多孔的不规则分布状态变成致密平整的结构, 以SiO2为主的纤维素特征峰减少, Ca和Na的元素含量增加, Mg的元素含量相对减少, 并在吸附后的干粉中检测到铀的存在。 推测在梧桐树叶对铀的吸附行为中既有物理吸附又有化学吸附, 表现为静电吸引, 络合配位及离子交换共同作用的机制。

从四川盆地紫色土中分离获得一株革兰氏阳性细菌, 对该菌株形态学及16S序列分析, 初步鉴定属于芽孢杆菌属。 本文主要分析了一定剂量γ辐照前后该菌株对Sr2+的吸附效果。 结果显示: 实验辐照条件对该菌株吸附Sr2+有一定抑制作用, 主要表现为其对Sr2+吸附效率达到90%以上的平衡点出现时间比无辐照情况下延迟了1.5 d出现, 生长速率最大值出现延迟了0.5 d。 SEM分析发现辐照后菌体出现不规则变形, 说明一定剂量γ辐照会对所选细菌产生明显损伤作用。 FTIR分析显示, Sr2+与辐照对Strain No.4菌体有一定协同损伤作用, 且处于对数生长期的菌体比迟滞生长期更易受辐射损伤。 这种损伤主要表现为菌体蛋白质酰胺基团和多糖中糖环、 蛋白质分子中甲基等基团对应谱峰变化。

为探讨硫酸盐还原菌胞外多聚物(EPS)吸附Cu2+的特性, 采用热力学平衡实验研究了EPS对Cu2+的吸附行为, 并通过红外光谱(FTIR)和带能谱仪的扫描电镜(SEM-EDS)分析EPS吸附Cu2+前后官能团以及元素组成的变化来研究EPS吸附Cu2+的机理。 结果表明, 硫酸盐还原菌EPS对Cu2+的吸附平衡能较好地用Freundlich方程描述。 FTIR和SEM-EDS分析证明, EPS对Cu2+有较强的吸附能力, EPS多聚糖和蛋白质中的—OH, C—O—C和CO等基团在Cu2+的络合中发挥了重要作用。

利用木霉(Trichoderma lhd)菌体作为吸附剂, 对水体中的六价铬进行生物吸附, 借助傅立叶红外变换光谱和拉曼光谱对六价铬的生物吸附机理进行了探讨。实验条件优化结果表明, 温度28 ℃以及酸性环境条件(pH 1) 有利于Cr (VI) 的生物吸附, 12 h内, Cr (VI) 的生物吸附去除效率达99 %。吸附机理实验结果分析表明, 相比于对照实验, 2 350 cm-1吸收峰的出现为吸附剂表面质子化的氨基如＞NH2+, NH+, ＞C=NH+―等基团吸附Cr (VI)所致。拉曼光谱中吸收峰2 097 cm-1强度显著增强进一步表明, Cr (VI)的生物吸附是吸附剂表面氨基基团在起作用。

以低成本稻壳灰作为吸附剂, 使用FTIR, SEM, XPS, XRD, XRF等分析手段, 研究稻壳灰对Cr(Ⅵ)的去除机制。 FTIR研究表明酰胺Ⅱ带, Si—O—Si, O—Si—O等在Cr(Ⅵ)去除过程中有一定贡献。 由SEM图片清晰可见： 吸附Cr(Ⅵ)后, 稻壳灰表面分布有众多的光亮沉积物。 XPS图谱证明： 稻壳灰的主要组成元素为C, N, O, P和Si； C元素的存在状态以醛酮类为主, 含C官能团与Cr(Ⅵ)发生了配位反应； N元素以—NH2形态为主, Cr(Ⅵ)可能以静电作用与含N基团结合, 并以物理吸附为主； Si的存在以Si—O为主, 含Si官能团可能与Cr(Ⅵ)发生了配位反应。 XRD分析结果表明： 谱图中出现的峰是典型的SiO2特征峰； 稻壳灰的结晶度增加, 表明稻壳灰与Cr(Ⅵ)形成了具有晶体结构的金属化合物。 XRF研究发现, K, Na, Mg和Ca的元素含量在吸附前后有所变化, 另有两种新元素出现, 这说明吸附过程存在离子交换机制。 所有这些皆表明： 各种官能团在Cr(Ⅵ)去除过程中的角色各不相同, 无机微沉淀机制、 氧化还原机制、 表面络合机制、 离子交换机制等是稻壳灰去除Cr(Ⅵ)的主要途径。 这可以为吸附技术的实际应用提供理论支持。

采用Boehm滴定法量化了低温焚烧稻壳灰表面官能团, 考察了溶液初始pH值和温度对吸附效能的影响, 借助动力学方程和吸附等温线, 研究了稻壳灰对Cr(Ⅵ)的吸附性能, 利用红外图谱、 扫描电镜表征了稻壳灰的表面形貌和吸附机理。 结果表明: 在pH值为5时, 稻壳灰对Cr(Ⅵ)取得最优去除效果, 吸附前后溶液pH值变化很小。 稻壳灰对Cr(Ⅵ)有较强的去除能力, 对于20 mg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液, 最高去除率能达到95%左右, 达到《污水综合排放标准GB8978—1996》1～2级标准。 吸附过程能更好地符合准二级反应动力学方程和Langmuir等温线方程, 饱和吸附容量可达3.277 6 mg·g-1。 红外光谱表明酰胺Ⅱ带、 Si—O—Si、 O—Si—O等在Cr(Ⅵ)吸附过程中可能有重要贡献。 扫描电镜图片表明吸附Cr(Ⅵ)后, 稻壳灰表面分布有众多的光亮沉积物, 有条带状或不规则点斑出现, 推测无机微沉淀和氧化还原机理在吸附过程中起重要作用。 稻壳灰是一种价格低廉、 有应用潜力的高效吸附剂, 可以用于水体重金属污染的治理修复。

以啤酒厂废弃啤酒酵母菌为原料， 利用原子吸收光谱（AAS）、 扫描电子显微镜/X射线能谱仪（SEM/EDS）、 傅里叶红外光谱（FTIR）等手段， 研究其对Pb2+的生物吸附规律， 并对吸附机理进行了探讨。 结果发现实验条件下， 啤酒酵母菌对Pb2+的吸附是一个快速过程， 实验进行30 min时酵母菌的吸附量为47.6 mg·g-1， 吸附效率已达到91.6％， 90 min时基本达到吸附平衡， 此时酵母菌实验吸附量为48.8 mg·g-1， 吸附效率接近94.0％以上。 SEM分析发现吸附Pb2+后部分酵母菌出现细胞壁破裂和脱离现象， 且认为胞内的溶出物质为酵母菌对Pb2+后期吸附有一定贡献。 EDS分析进一步证明Pb2+被吸附到酵母菌细胞上。 FTIR分析发现， 不同pH和吸附时间红外光谱图均有所差异， 特别是羟基、 羧基及酰胺的氨基等基团变化显著， 认为细胞上的多糖、 蛋白质酰胺更多地参与了对Pb2+的化学吸附过程。 利用啤酒厂废弃啤酒酵母菌菌体为原料处理工业污水中的Pb2+是一种价格低廉， 吸附效果理想的有效途径。

研究了粘红酵母对水溶液中铀的吸附行为, 发现其吸附铀的最佳pH值为6～7, 最大吸附量为149.4 mgU·g-1, 其吸附等温线和Langmuir吸附等温方程符合较好, 相关系数R2达到0.99; 比较吸附铀前后粘红酵母的红外光谱图发现, 吸附过铀的菌体的红外光谱在904 cm-1处出现了一个新的峰, 此峰为UO2的伸缩振动峰, 说明粘红酵母确实对铀发生了吸附作用。 此外, 氨基或羟基的伸缩振动峰由3 309移至3 287 cm-1, 细胞壁中碳水化合物或醇中C—O键伸缩振动发生位移, 由1 068移至1 080cm-1, 说明这些基团可能参与了吸附过程; 蛋白质的特征吸收峰(1 653, 1 540, 1 237cm-1)在吸附前后基本无明显变化, 表明粘红酵母的主要成分及结构仍保持完整。 吸附后的菌体利用0.1 mol·L-1的NaHCO3处理后可解吸出其中96%的铀, 可见该菌在铀矿废水处理方面具有广阔的应用前景。