胞外聚合物在細(xì)菌吸附銅離子中的作用及機(jī)理研究.pdf

1、胞外聚合物(EPS,Extracellular Polymeric Substances)是細(xì)菌新陳代謝主動(dòng)分泌或細(xì)胞裂解釋放的一些大分子有機(jī)物的混合體,在細(xì)菌吸附重金屬過(guò)程中有重要的作用。本文以枯草芽孢桿菌(B.subtilis,Bacillus subtilis)和惡臭假單胞菌(P.putida,Pseudomonas putida)為供試菌株,選取重金屬銅離子為對(duì)象,結(jié)合傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、電位滴定、等溫滴定微量熱(I

2、TC)等技術(shù)手段,系統(tǒng)研究了EPS在細(xì)菌吸附銅離子過(guò)程中的作用,EPS與銅離子相互作用的機(jī)制,以及針鐵礦-EPS復(fù)合體對(duì)銅離子的吸附機(jī)制,以期為土壤和水體的生物修復(fù)提供理論依據(jù),主要內(nèi)容如下:
　　 1.明確了EPS在細(xì)菌吸附重金屬過(guò)程中的作用,結(jié)合電位滴定、FTIR技術(shù)初步揭示了去除EPS前后的細(xì)菌吸附Cu(Ⅱ)的機(jī)制。枯草芽孢桿菌和惡臭假單胞菌EPS被去除后,細(xì)菌表面所含的官能團(tuán)種類沒(méi)有發(fā)生變化,均含有羧基、磷?；?、羥基或氨

3、基,但表面官能團(tuán)濃度顯著降低。EPS的存在可顯著增加細(xì)菌對(duì)Cu(Ⅱ)的吸附量,在陽(yáng)性菌B.subtilis表面,這種促進(jìn)效果更為明顯。EPS去除前后的枯草芽孢桿菌和惡臭假單胞菌在吸附Cu(Ⅱ)的過(guò)程中,磷酰基和羧基起了主要作用。
　　 2.闡明了B.subtilis的EPS吸附Cu(Ⅱ)的機(jī)理。EPS對(duì)Cu(Ⅱ)的最大吸附量達(dá)到573.77 mg g-1,顯著高于細(xì)菌的吸附量。EPS對(duì)Cu(Ⅱ)的吸附過(guò)程符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,表明

4、EPS表面質(zhì)子與Cu(Ⅱ)的分配和交換的化學(xué)吸附是主要作用力。EPS對(duì)Cu(Ⅱ)的吸附是吸熱、熵增的反應(yīng)過(guò)程,EPS中羧基的C=O和磷?；鶊F(tuán)的P=O通過(guò)配位交換與Cu(Ⅱ)結(jié)合,形成了內(nèi)圈絡(luò)合物。
　　 3.摸索了B.subtilis的EPS與針鐵礦(Goe.)的復(fù)合條件,初步查明了針鐵礦-EPS復(fù)合體對(duì)Cu(Ⅱ)的吸附機(jī)制。針鐵礦與EPS復(fù)合比例為4:1,體系pH為3,反應(yīng)30 min可得到EPS最大吸附的復(fù)合體。針鐵礦-EP