黑曲霉对稀土离子的生物吸附研究

论文摘要

从土壤中分离筛选到一株对稀土离子La3+有较强吸附能力的菌株A01,经初步鉴定为黑曲霉（Aspergillus niger）。通过稀土离子对A01菌株生长影响的实验,结果表明当分别加入100mg /L的La3+、Ce3+会缩短菌株的稳定期,提前进入衰亡期。A01菌对La3+、Ce3+、Nd3+的耐受浓度分别为800mg/L、600mg/L、800mg/L,当培养基中稀土离子达到上述上限时,A01不能生长。稀土离子在相对低浓度时可以提高A01生长速率,当稀土离子提高到一定程度的时候,就表现出对菌体生长的抑制作用。由A01菌对稀土离子的单因素吸附条件试验,以及对温度、吸附时间、菌体添加量、稀土溶液初始浓度的正交试验,得出A01菌对La3+最佳吸附条件为:La3+初始浓40mg/L,温度32℃,转速200rpm,pH7.0,4mg/mL菌体（以干重计）,吸附时间1.5h。优化条件下A01菌对La3+的吸附量可达125.62 mg/g。A01菌对Yb、Lu、Ho的吸附量都达到了290mg/g以上,且A01菌对重稀土元素的吸附量总体上要高于对轻稀土元素的吸附量。A01菌选择性吸附稀土离子的实验结果表明,A01对稀土离子的选择性吸附能力不高。解吸实验发现,强酸解吸效果较好,解吸率最高的HNO3解吸率达到75.46%。扫描电镜结果显示A01菌吸附的稀土离子La3+在菌丝表面以晶体状的形式沉积。菌株对稀土离子La3+的吸附是一个快速的吸附过程,在吸附的15min内,吸附量有很大的提高,而从15min到45min内,吸附量的增加速度很慢,在45min时就已基本达到平衡,其吸附动力学过程可以用拟二级速度方程来描述。对经典的吸附模型进行了拟合,发现A01菌对Langmuri模型拟合程度比较好。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1. 文献综述
• 1.1 稀土元素的生物学作用
• 1.1.1 稀土元素对植物生长的影响
• 1.1.2 稀土元素对动物生长的影响
• 1.1.3 稀土元素对微生物生长的影响
• 1.1.4 稀土生物学应用的潜在风险
• 1.2 微生物的重金属吸附
• 1.2.1 微生物吸附重金属离子的机理
• 1.2.2 影响微生物吸附重金属离子的因素
• 1.2.3 多组分金属离子共存下的微生物吸附
• 1.2.4 吸附金属离子的微生物
• 1.2.5 微生物吸附金属离子的等温吸附模型
• 1.3 稀土离子的微生物吸附
• 2. 吸附稀土离子微生物的筛选
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.1.1 菌株来源
• 2.1.1.2 培养基
• 2.1.1.3 主要的化学药品及试剂
• 2.1.1.4 主要的试验仪器
• 2.1.2 试验方法
• 3+的测定'>2.1.2.1 稀土离子La³⁺的测定
• 3+微生物的筛选'>2.1.2.2 吸附La³⁺微生物的筛选
• 2.1.2.3 菌株的吸附试验
• 2.1.2.4 吸附稀土离子的计算
• 2.1.2.5 菌株鉴定
• 2.2 结果与分析
• 3+的吸附情况'>2.2.1 实验室保存菌株对La³⁺的吸附情况
• 3+的吸附情况'>2.2.2 土壤分离菌株对La³⁺的吸附情况
• 2.2.3 A01 菌株鉴定
• 2.3 小结
• 3+、CE³⁺、 ND³⁺对A01 菌的生物学作用'>3. 稀土离子LA³⁺、CE³⁺、 ND³⁺对A01 菌的生物学作用
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.2.1 生长曲线的测定
• 3.1.2.2 生长速率的测定
• 3.1.2.3 菌株对稀土离子的耐受性试验
• 3.1.2.4 菌丝球直径的测量方法
• 3.2 结果与分析
• 3+、Ce³⁺对A01 菌生长曲线的影响'>3.2.1 稀土离子La³⁺、Ce³⁺对A01 菌生长曲线的影响
• 3+、Ce³⁺对A01 菌平板培养生长速率的影响'>3.2.2 稀土离子La³⁺、Ce³⁺对A01 菌平板培养生长速率的影响
• 3+、Ce³⁺、Nd³⁺对A01 菌菌丝球直径的影响'>3.2.3 稀土离子La³⁺、Ce³⁺、Nd³⁺对A01 菌菌丝球直径的影响
• 3+、Ce³⁺、Nd³⁺的耐受试验'>3.2.4 A01 菌对稀土离子La³⁺、Ce³⁺、Nd³⁺的耐受试验
• 3.3 小结
• 4. 黑曲霉A01 对稀土离子的吸附
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.1.1 主要的化学药品及试剂
• 4.1.1.2 主要的实验仪器
• 4.1.2 试验方法
• 4.1.2.1 吸附试验
• 4.1.2.2 解吸试验
• 4.1.2.3 混合稀土离子的测定
• 4.1.2.4 扫描电镜观察
• 4.2 结果与分析
• 3+的影响'>4.2.1 吸附条件对A01 吸附La³⁺的影响
• 4.2.1.1 菌丝球来源对吸附的影响
• 4.2.1.2 不同的预处理对吸附的影响
• 4.2.1.3 稀土离子初始浓度对吸附的影响
• 4.2.1.4 吸附时间对吸附的影响
• 4.2.1.5 pH 对吸附的影响
• 4.2.1.6 菌体浓度对吸附的影响
• 4.2.1.7 温度对A01 吸附的影响
• 4.2.1.8 转速对吸附的影响
• 3+吸附条件的正交试验'>4.2.1.9 A01 对La³⁺吸附条件的正交试验
• 4.2.2 最优吸附条件下A01 菌对各种稀土离子的单一性吸附情况
• 4.2.3 最优吸附条件下A01 菌对混合稀土离子的选择性吸附情况
• 4.2.4 解吸试验
• 3+前后的电镜照片'>4.2.5 A01 菌吸附La³⁺前后的电镜照片
• 4.3 小结
• 5. A01 菌吸附稀土离子的动力学研究
• 3+的吸附动力学规律'>5.1 A01 菌对稀土离子LA³⁺的吸附动力学规律
• 5.2 吸附过程对经典等温模型的拟合
• 5.3 小结
• 6. 结论与讨论
• 6.1 结论
• 6.2 讨论
• 参考文献
• ABSTRACT