啤酒酵母與黑曲霉對鈾的吸附機理研究.pdf

1、鈾是核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中最重要的放射性元素之一，為了防止其在環(huán)境中的遷移擴散，探尋一種有效的方法來處理日益增多的放射性鈾污染已迫在眉睫。相較于傳統(tǒng)物理化學處理方法，生物吸附法因其具有低成本、高效性而受到了廣泛的關注。利用工業(yè)生產(chǎn)中的廢棄菌絲體來處理放射性鈾污染，不但能降低其生產(chǎn)成本，同時也能更好地實現(xiàn)工業(yè)化應用，達到“以廢治廢”的目的。本文采用工業(yè)上常用的兩種真菌微生物（啤酒酵母和黑曲霉），分別對溶液中放射性元素鈾的吸附行為進行了研究：

2、>　　1、啤酒酵母對鈾的吸附行為及機理研究
　　本部分研究了活性酵母菌與高溫滅活酵母菌在不同吸附條件下對溶液中放射性元素鈾的吸附能力及相互作用機理的差異性。結(jié)果表明：活性酵母與高溫滅活酵母對鈾的最佳吸附pH分別為5.5和4.5；相較于高溫滅活酵母菌，活性酵母對鈾的吸附受溫度變化影響明顯，最適溫度為26℃；在相同的吸附條件下，高溫滅活酵母菌對鈾的吸附能力明顯高于活性酵母菌，特別是在偏酸性的條件下，高溫滅活酵母菌對鈾的吸附量比活性酵母

3、菌高一個量級；相較于高溫滅活酵母菌快速穩(wěn)定的吸附過程來說，活性酵母菌對鈾的吸附則是一個較為緩慢且包含復雜生命代謝的過程。
　　在不同溫度條件下，對活性酵母與高溫滅活酵母吸附鈾的實驗數(shù)據(jù)進行準二級動力學方程擬合，線性相關系數(shù)R2均在0.99以上，表明活性酵母和高溫滅活酵母在對鈾的吸附過程中，皆存在著電子共用或電子轉(zhuǎn)移的化學吸附作用。掃描電鏡及能譜分析（SEM-EDS）結(jié)果顯示，經(jīng)過高溫高壓處理過的滅活酵母菌菌體表面出現(xiàn)褶皺，在吸附鈾

4、后，活性酵母菌菌體出現(xiàn)凹陷，少量的塊狀鈾沉淀物不均勻地附著在表面，而高溫滅活酵母細胞表面粘附大量的疏松不規(guī)則的納米顆粒狀鈾沉淀并呈簇狀生長。紅外光譜（FTIR）分析表明，在活性酵母菌吸附鈾離子的過程中，-OH、C=O、N-H、C-N等為主要的吸附官能團，而酮羰基C=O和HPO42-為高溫滅活酵母菌對鈾吸附過程中的主要官能團。
　　2、黑曲霉對鈾的吸附行為及機理研究
　　本部分研究選用“CMCC(F)-98003”型絲狀真菌黑

5、曲霉對溶液中放射性元素鈾的吸附行為及機理進行了研究。研究結(jié)果表明：黑曲霉菌絲體受吸附體系pH值變化影響較大，系統(tǒng)最適吸附pH值為5.5。當初始鈾濃度為0.75mg/L時，黑曲霉的最大吸附量可達到12.5mg/g。在不同初始菌濃度的條件下，F(xiàn)reundlich模型能較好的擬合實驗數(shù)據(jù)；Dubinin-Radushkevish模型的擬合結(jié)果顯示，其吸附自由能E值均小于8kJ/mol，說明黑曲霉菌體與鈾的相互作用過程中存在物理吸附機制。同時，

6、黑曲霉對鈾吸附過程的實驗數(shù)據(jù)能很好地符合準二級動力學方程（線性相關系數(shù)R2均在0.99以上），表明黑曲霉對鈾的吸附過程中也存在化學吸附機制。因此，黑曲霉菌體對鈾的吸附過程是一種以物理吸附為主，化學吸附為輔的相互作用過程，這種物理化學相結(jié)合的吸附方式，大大增強了黑曲霉菌體對鈾的吸附作用。
　　黑曲霉對鈾的吸附是一個快速穩(wěn)定的過程，吸附僅需60min就能達到動態(tài)平衡。黑曲霉對鈾的吸附過程表明黑曲霉對鈾的吸附是自發(fā)的、吸熱反應過程。掃描