酿酒酵母吸附重金属离子的研究

材料可以是细菌、酵母、真菌、藻类和活性污泥等，且研究表明死细胞同活细胞一样具有吸附作用。因而发酵工业产生的大量废菌体是一种极具潜力的生物吸附剂。根据国家统计局公布的数字，2002年我国酿酒产量达到2.38683×107t，约有干菌体近2.0×105 t，如果能用它们作为吸附剂原料，处理含铅、镉和汞等重金属离子的工业废水，将具有很大的实用价值。

2 试验方法

本次试验培养酵母菌的培养基为YPD培养基，对微生物的接种取用斜面接种和液体接种两种形式。采用二甲酚橙试剂比色法对铅离子的浓度进行测定，采用二甲酚橙试剂比色法对锌离子的浓度进行测定。

3 试验结果分析

3.1 培养条件对酿酒酵母吸附重金属离子效果的影响

（1）培养时间对酿酒酵母吸附重金属离子效果的影响

将培养基的成分固定不变，然后在空气浴振荡器以28 ℃、150 r·min-1、自然pH值的条件下，每隔六小时取样一次，用培养到不同时期的酿酒酵母做吸附试验。其试验结果如图3.1所示。

由图3.1中的试验结果可以看出，不同生长时期的酿酒酵母对Pb2+、Zn2+的吸附效果有很大的区别。当培养到50h 时其吸附率可分别达92 %、63 %。这说明处于此时期的酿酒酵母浓度较大，而且酵母的活性很高。有更多的Pb2+、Zn2+被吸附到酵母菌细胞上来，所以吸附效果较好。培养时间为50 h最佳。

酵母的生长分为延滞期、对数期、平稳期、衰亡期四个时期，因为不同时期的酵母菌的浓度、活性有很大差异，所以不同生长期的酵母对Pb2+、Zn2+吸附效果有很大的影响。

（2）培养基pH值对酿酒酵母吸附重金属离子效果的影响

将培养基的成分固定不变，用稀NaOH和HCl调节培养基的pH值，然后用在空气浴振荡器中以28 ℃、150 r·min-1培养50 h的酿酒酵母做吸附试验。其试验结果如图：

由图3.2中可以看出，随着培养基pH 值的升高，酿酒酵母对Pb2+、Zn2+的吸附率也随之升高，当pH值为6.2左右（培养基的自然pH 值）时，酿酒酵母生长得较旺盛，其对Pb2+、Zn2+的吸附效果较为理想。所以pH=6.2作为培养基的pH值将有利于吸附。

培养基pH 值将影响酵母菌的生命活动和物质代谢。所以试验要考察不同 的培养基pH 值对酿酒酵母的生长及对Pb2+、Zn2+吸附效果的影响。

（3）培养温度对酿酒酵母吸附重金属离子效果的影响

培养温度是影响酵母菌生长的重要因素之一，并将影响其对Pb2+、Zn2+的吸附效果。我们针对酵母菌的这一特点，将培养基的成分固定不变，改变其不同的培养温度，并用在空气浴振荡器中以pH值为6.2左右、150 r·min-1培养50 h的酿酒酵母做吸附试验。其试验结果如图3.3所示。

由图3.3中的试验结果可以看出，随着培养温度的升高，酿酒酵母对Pb2+、Zn2+的吸附率也随之升高，当培养温度为34 ℃时，酵母菌生长较旺盛，吸附效果也较为理想，其吸附率可分别达到93 %、67 %。随着培养温度的继续升高，从经济和实际应用的角度考虑，试验选择以34 ℃作为酿酒酵母的培养温度。

3.2 吸附条件对酿酒酵母吸附重金属离子效果的影响

（1）吸附时间对酿酒酵母吸附重金属离子效果的影响

为确定吸附时间为何值时吸附效果最佳，在不同的吸附时间、自然pH值、正常温度、吸附剂量为0.5 mL的条件下进行吸附试验。其试验结果如图3.4所示。

由图3.4中的试验结果可以看出，酿酒酵母在吸附Pb2+、Zn2+时表现出相同的吸附趋势，即在吸附过程中前0.5 h的吸附非常迅速，0.5 h时的吸附率可分别达到各自最大吸附率的78 %、78 %。并且在50 h的时候吸附率可分别达到各自最大吸附率的98 %、97 %。但此后随着时间的继续延长，吸附率的上升较缓慢，且基本达到平衡。

（2）吸附温度对酿酒酵母吸附重金属离子效果的影响

吸附温度主要是通过影响酵母菌的生理代谢活动、基团吸附热动力和吸附热容等因素对吸附效果产生影响。为了确定适宜的吸附温度，我们在不同的吸附温度、自然pH值、吸附剂量为0.5 mL 的条件下进行吸附试验。其试验结果如图3.5所示。

图3.5中的试验结果表明， 吸附温度对酿酒酵母的吸附过程有着一定的影响。即随着吸附温度的升高酿酒酵母的吸附能力随之增强。在吸附Pb2+的试验中，当吸附温度达到34 ℃时，其吸附率达到最大吸附率的98 %。在吸附Zn2+的试验中，当吸附温度达到34 ℃时，其吸附率达到最大吸附率的96 %。

（3）吸附剂用量对酿酒酵母吸附重金属离子效果的影响

吸附剂的加入量一方面将影响酿酒酵母对Pb2+、Zn2+吸附效果，另一方面，也将影响实际应用的成本，所以酿酒酵母的加入量是评价吸附剂性能的重要指标。我们在不同的酿酒酵母投放量、吸附温度34 ℃、自然pH 值的条件下进行吸附试验。其试验结果如图3.6 所示。

图3.6 中的试验结果表明，随着酿酒酵母加入量的增加，其对Pb2+、Zn2+的吸附率都随之提高，且在增加到一定程度后趋于平稳。当酿酒酵母加入量达0.5 mL时，其吸附率分别为各自最大率的98 %和96 %。

4 结论

本文通过酿酒酵母对重金属离子Pb2+、Zn2+的吸附研究，得出以下结论：

（1）通过培养条件对酿酒酵母吸附重金属离子效果的影响的研究表明，酿酒酵母的培养条件与其吸附活性有直接关系，由试验得出酿酒酵母的最佳培养条件为：培养温度34℃，培养基pH值=6.2 左右，振荡强度150 r·min-1，培养时间50 h。

（2）通过吸附条件对酿酒酵母吸附重金属离子效果的影响的研究表明，酿酒酵母的吸附条件是影响其吸附活性的主要因素之一，由试验得出酿酒酵母的最佳吸附条件为：吸附温度34℃，溶液pH值=6，吸附剂用量0.5 mL，吸附50 h，在低浓度的重金属离子溶液中吸附效果较好。

（3）通过对酿酒酵母吸附规律的研究表明，各培养条件和吸附条件的改变对酿酒酵母吸附重金属离子的效果均有一定程度的影响，其中培养时间、菌体投加量、重金属离子初始浓度对吸附过程的影响最为明显。

（4）通过对酿酒酵母吸附规律的研究，从试验的总体结果来看，当各个条件控制在一定范围内时，酿酒酵母对重金属离子Zn2+、Pb2+具有较为理想的吸附效果，且酿酒酵母对Pb2+的吸附效果优于对Zn2+的吸附效果。

参考文献

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