文章來源： 《工業(yè)水處理》2024年第3期

第一作者 ：王陳

通訊作者： 王進

合 作單位 ：安徽馬鋼礦業(yè)資源集團南山礦業(yè)有限公司

固定化微生物技術憑借處理效率高、投入成本低的優(yōu)勢在重金屬廢水處理領域應用頗為廣泛，然而相關的重金屬去除機理尚不明確。

以從酸性礦山廢水中篩出的耐酸曲霉Aspergillus sp. MF1作為研究對象，對其進行固定化處理，運用亞細胞分離技術以及五步提取法并通過SEM、FTIR表征初步揭示固定化Aspergillus sp. MF1去除Pb ²⁺ 的機理。

研究結果表明，在pH為3.5，初始Pb ²⁺ 質量濃度為10 mg/L時，固定化AspePb ²⁺ 螯合、吸附和離子交換，液泡和其他細胞器的隔室化作用。

此外，固定化Aspergillus sp. MF1在連續(xù)循環(huán)使用5次對Pb ²⁺ 的去除率均能達到30%以上，且在去除過程中未發(fā)生破裂、細胞泄露等情況。

1.在pH 3.5條件下，固定化Aspergillus sp. MF1對于Pb ²⁺ 去除率最高可達78.26%；

2.固定化載體和Aspergillus sp. MF1均參與到了Pb ²⁺ 去除過程中；

3.固定化Aspergillus sp. MF1可連續(xù)使用5個循環(huán)，對Pb ²⁺ 去除率均能達到30%以上。

鉛鋅礦在世界范圍內分布非常普遍，目前約有240個鉛鋅礦處于開放狀態(tài)，其中部分礦山已經廢棄數(shù)十年。廢棄的鉛鋅礦石在微生物作用下源源不斷的產生大量含鉛酸性礦山廢水。作為一種有毒的優(yōu)先控制污染物，鉛會對人體腦、腎臟、神經和免疫系統(tǒng)造成嚴重的損傷并引發(fā)一系列及血液疾病。

因此，必須降低鉛在廢水及飲用水體中的當量。在過去的幾十年里，已經開發(fā)出多種去除水體中鉛的技術，如離子交換、電滲析、化學沉淀、電解和膜分離等物理化學方法。

然而，這些方法大多成本高昂，處理過程中會產生有毒廢物，且處理低濃度的含鉛廢水時通常效率低下。因此，有必要開發(fā)出高效低廉的含鉛廢水處理技術。

近年來，更為經濟有效和環(huán)境友好的生物法逐漸受到研究者們的青睞。憑借生長周期短、產生生物量高以及擁有眾多酶系統(tǒng)的優(yōu)勢，絲狀真菌在眾多微生物種類中脫穎而出。

作為絲狀真菌的一種，曲霉可分泌與重金屬離子結合的有機酸（如草酸和檸檬酸等）。

然而，真菌細胞的小顆粒尺寸、高分散性以及低細胞密度使得其在工業(yè)應用中難以分離和回收，解決這些問題的最佳方法即將絲狀真菌固定化后投入應用。

海藻酸鈉（Sodium alginate，SA）由于無毒、易降解等優(yōu)點，是目前應用最廣泛的固定化載體材料。此外，將聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol，PVA）和沸石（Zeolite）加入到固定化復合載體中可進一步提高機械強度和傳質效率。

由PVA、SA和Zeolite制成的復合載體不易團聚，具有良好的吸附性能，已廣泛應用于重金屬廢水處理領域。目前關于各種載體材料的研究較為廣泛，但固定化真菌去除金屬離子的機理尚不明確。

基于上述背景，本研究以一株從安徽東部某酸性礦山廢水中的耐酸曲霉Aspergillus sp. MF1作為受試菌株，由PVA、SA和Zeolite制備復合載體固定化Aspergillus sp. MF1。在pH=3.5，初始Pb ²⁺ 質量濃度為10 mg/L時該固定化微球對Pb ²⁺ 的去除率最高可達78.26%，單位質量去除量為2.45 mg/g。

固定化Aspergillus sp. MF去除Pb ²⁺ 的機理可初步總結為兩點，一是固定化Aspergillus sp. MF1的高比表面積、PVA和SA等材料表面活性基團利于對Pb ²⁺ 的吸附，二是Aspergillus sp. MF1細胞壁對于Pb ²⁺ 具有螯合、吸附和離子交換作用，而液泡和其他細胞器的隔室化作用也能將Pb ²⁺ 區(qū)室化，使得細胞器免受Pb ²⁺ 的毒害。

此外，固定化Aspergillus sp. MF1可連續(xù)使用5個循環(huán)，5個循環(huán)后對Pb ²⁺ 去除率仍能達到30%以上，且在去除過程中未發(fā)生破裂、細胞泄露等情況。因此，可以認為固定化Aspergillus sp. MF1對含Pb ²⁺ 酸性廢水的處理具有一定的應用潛力。

第一作者： 王陳，合肥工業(yè)大學資源與環(huán)境工程學院王進教授課題組碩士研究生，主要從事固定化菌劑去除礦山廢水中重金屬離子的相關研究，以第一作者身份在Journal of Hazardous Materials Advances發(fā)表論文一篇。E-mail：。

通訊作者 ：王進，教授，博士生導師，主要從事環(huán)境科學與技術領域的教學與科研工作，以及工業(yè)廢水處理、土壤污染修復以及礦山環(huán)境污染控制與生態(tài)修復相關的研究工作。主持含國家自然科學基金項目4項，安徽省重點研發(fā)項目、安徽省自然科學基金面上項目以及教育部留學回國人員科研啟動基金項目各1項，作為科研骨干參加其他省部級以上科研項目10余項；同時主持以及參加企業(yè)合作委托研發(fā)類項目多項。獲安徽省科技進步一等獎1項、教育部科技進步二等獎1項，申請和授權國家發(fā)明專利20余項，授權國際專利1項。公開發(fā)表SCI/EI收錄論文100多篇。E-mail：sophiawj@hfut.edu.cn。

（ 來源 ：《工業(yè)水處理 》 2024年第3期 ）

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