啤酒酵母與黑曲霉對(duì)鈾的吸附機(jī)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(kuò)散，探尋一種有效的方法來(lái)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(xué)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(guān)注。利用工業(yè)生產(chǎn)中的廢棄菌絲體來(lái)處理放射性鈾污染，不但能降低其生產(chǎn)成本，同時(shí)也能更好地實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，達(dá)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(duì)溶液中放射性元素鈾的吸附行為進(jìn)行了研究：

2、>　　1、啤酒酵母對(duì)鈾的吸附行為及機(jī)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(duì)溶液中放射性元素鈾的吸附能力及相互作用機(jī)理的差異性。結(jié)果表明：活性酵母與高溫滅活酵母對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)鈾的吸附量比活性酵母

3、菌高一個(gè)量級(jí)；相較于高溫滅活酵母菌快速穩(wěn)定的吸附過(guò)程來(lái)說(shuō)，活性酵母菌對(duì)鈾的吸附則是一個(gè)較為緩慢且包含復(fù)雜生命代謝的過(guò)程。
　　在不同溫度條件下，對(duì)活性酵母與高溫滅活酵母吸附鈾的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合，線性相關(guān)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(duì)鈾的吸附過(guò)程中，皆存在著電子共用或電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)吸附作用。掃描電鏡及能譜分析（SEM-EDS）結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)高溫高壓處理過(guò)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(xì)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(zhǎng)。紅外光譜（FTIR）分析表明，在活性酵母菌吸附鈾離子的過(guò)程中，-OH、C=O、N-H、C-N等為主要的吸附官能團(tuán)，而酮羰基C=O和HPO42-為高溫滅活酵母菌對(duì)鈾吸附過(guò)程中的主要官能團(tuán)。
　　2、黑曲霉對(duì)鈾的吸附行為及機(jī)理研究
　　本部分研究選用“CMCC(F)-98003”型絲狀真菌黑

5、曲霉對(duì)溶液中放射性元素鈾的吸附行為及機(jī)理進(jìn)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(dāng)初始鈾濃度為0.75mg/L時(shí)，黑曲霉的最大吸附量可達(dá)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(shí)驗(yàn)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(shuō)明黑曲霉菌體與鈾的相互作用過(guò)程中存在物理吸附機(jī)制。同時(shí)，

6、黑曲霉對(duì)鈾吸附過(guò)程的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能很好地符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程（線性相關(guān)系數(shù)R2均在0.99以上），表明黑曲霉對(duì)鈾的吸附過(guò)程中也存在化學(xué)吸附機(jī)制。因此，黑曲霉菌體對(duì)鈾的吸附過(guò)程是一種以物理吸附為主，化學(xué)吸附為輔的相互作用過(guò)程，這種物理化學(xué)相結(jié)合的吸附方式，大大增強(qiáng)了黑曲霉菌體對(duì)鈾的吸附作用。
　　黑曲霉對(duì)鈾的吸附是一個(gè)快速穩(wěn)定的過(guò)程，吸附僅需60min就能達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。黑曲霉對(duì)鈾的吸附過(guò)程表明黑曲霉對(duì)鈾的吸附是自發(fā)的、吸熱反應(yīng)過(guò)程。掃描