【精选文章】王陈，王进，贺笑等：固定化耐酸曲霉对Pb2+的去除及机理研究

文章来源： 《工业水处理》2024年第3期

第一作者 ：王陈

通讯作者： 王进

合 作单位 ：安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司

固定化微生物技术凭借处理效率高、投入成本低的优势在重金属废水处理领域应用颇为广泛，然而相关的重金属去除机理尚不明确。

以从酸性矿山废水中筛出的耐酸曲霉Aspergillus sp. MF1作为研究对象，对其进行固定化处理，运用亚细胞分离技术以及五步提取法并通过SEM、FTIR表征初步揭示固定化Aspergillus sp. MF1去除Pb ²⁺ 的机理。

研究结果表明，在pH为3.5，初始Pb ²⁺ 质量浓度为10 mg/L时，固定化AspePb ²⁺ 螯合、吸附和离子交换，液泡和其他细胞器的隔室化作用。

此外，固定化Aspergillus sp. MF1在连续循环使用5次对Pb ²⁺ 的去除率均能达到30%以上，且在去除过程中未发生破裂、细胞泄露等情况。

1.在pH 3.5条件下，固定化Aspergillus sp. MF1对于Pb ²⁺ 去除率最高可达78.26%；

2.固定化载体和Aspergillus sp. MF1均参与到了Pb ²⁺ 去除过程中；

3.固定化Aspergillus sp. MF1可连续使用5个循环，对Pb ²⁺ 去除率均能达到30%以上。

铅锌矿在世界范围内分布非常普遍，目前约有240个铅锌矿处于开放状态，其中部分矿山已经废弃数十年。废弃的铅锌矿石在微生物作用下源源不断的产生大量含铅酸性矿山废水。作为一种有毒的优先控制污染物，铅会对人体脑、肾脏、神经和免疫系统造成严重的损伤并引发一系列及血液疾病。

因此，必须降低铅在废水及饮用水体中的当量。在过去的几十年里，已经开发出多种去除水体中铅的技术，如离子交换、电渗析、化学沉淀、电解和膜分离等物理化学方法。

然而，这些方法大多成本高昂，处理过程中会产生有毒废物，且处理低浓度的含铅废水时通常效率低下。因此，有必要开发出高效低廉的含铅废水处理技术。

近年来，更为经济有效和环境友好的生物法逐渐受到研究者们的青睐。凭借生长周期短、产生生物量高以及拥有众多酶系统的优势，丝状真菌在众多微生物种类中脱颖而出。

作为丝状真菌的一种，曲霉可分泌与重金属离子结合的有机酸（如草酸和柠檬酸等）。

然而，真菌细胞的小颗粒尺寸、高分散性以及低细胞密度使得其在工业应用中难以分离和回收，解决这些问题的最佳方法即将丝状真菌固定化后投入应用。

海藻酸钠（Sodium alginate，SA）由于无毒、易降解等优点，是目前应用最广泛的固定化载体材料。此外，将聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol，PVA）和沸石（Zeolite）加入到固定化复合载体中可进一步提高机械强度和传质效率。

由PVA、SA和Zeolite制成的复合载体不易团聚，具有良好的吸附性能，已广泛应用于重金属废水处理领域。目前关于各种载体材料的研究较为广泛，但固定化真菌去除金属离子的机理尚不明确。

基于上述背景，本研究以一株从安徽东部某酸性矿山废水中的耐酸曲霉Aspergillus sp. MF1作为受试菌株，由PVA、SA和Zeolite制备复合载体固定化Aspergillus sp. MF1。在pH=3.5，初始Pb ²⁺ 质量浓度为10 mg/L时该固定化微球对Pb ²⁺ 的去除率最高可达78.26%，单位质量去除量为2.45 mg/g。

固定化Aspergillus sp. MF去除Pb ²⁺ 的机理可初步总结为两点，一是固定化Aspergillus sp. MF1的高比表面积、PVA和SA等材料表面活性基团利于对Pb ²⁺ 的吸附，二是Aspergillus sp. MF1细胞壁对于Pb ²⁺ 具有螯合、吸附和离子交换作用，而液泡和其他细胞器的隔室化作用也能将Pb ²⁺ 区室化，使得细胞器免受Pb ²⁺ 的毒害。

此外，固定化Aspergillus sp. MF1可连续使用5个循环，5个循环后对Pb ²⁺ 去除率仍能达到30%以上，且在去除过程中未发生破裂、细胞泄露等情况。因此，可以认为固定化Aspergillus sp. MF1对含Pb ²⁺ 酸性废水的处理具有一定的应用潜力。

第一作者： 王陈，合肥工业大学资源与环境工程学院王进教授课题组硕士研究生，主要从事固定化菌剂去除矿山废水中重金属离子的相关研究，以第一作者身份在Journal of Hazardous Materials Advances发表论文一篇。E-mail：。

通讯作者 ：王进，教授，博士生导师，主要从事环境科学与技术领域的教学与科研工作，以及工业废水处理、土壤污染修复以及矿山环境污染控制与生态修复相关的研究工作。主持含国家自然科学基金项目4项，安徽省重点研发项目、安徽省自然科学基金面上项目以及教育部留学回国人员科研启动基金项目各1项，作为科研骨干参加其他省部级以上科研项目10余项；同时主持以及参加企业合作委托研发类项目多项。获安徽省科技进步一等奖1项、教育部科技进步二等奖1项，申请和授权国家发明专利20余项，授权国际专利1项。公开发表SCI/EI收录论文100多篇。E-mail：sophiawj@hfut.edu.cn。

（ 来源 ：《工业水处理 》 2024年第3期 ）

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