1、通过平菇菌丝的吸附对重金属的去除摘 要本研究探讨平菇吸附电位（宏真菌）去除水中存在的铜，镍，锌和铬。不同的操作参数比如 pH 值，生物量的剂量，平衡时间，搅拌强度，温度和初始金属离子浓度会有不同的影响。其中对 Ni（II），Cu（）和 Zn（II）最大吸附的 pH 范围 4.55.0，而对 Cr（VI）离子，最好的结果是实现在 pH 值为2.5。吸附平衡增益要接近 150 分钟。没有显著吸附效益的温度范围是 20-25。对 Cu（ ）， Ni（）、Zn（II）和 Cr（VI）吸附的最大容量真菌分别为8.06mg/g，20.40mg/g，3.22mg/g 和 10.75mg/g。FTIR（傅里叶
2、变换红外光谱学）分析指出参与吸附过程的为胺（ ）和羧酸（ ）群。简单的调整朗2-NHCOH-格缪尔和 Freundlich 等温线模型被用于解释吸附现象。对真正的电镀废水的吸附能力，对 Cu（），Ni（）、Zn（II）和 Cr（VI ）离子的吸附，真菌容量分别为 2.73mg/g， 8.45mg/g，0.88mg/g 和 4.45mg/g。此外，循环反复多次使用平菇是评估它的吸附效能，但研究结果指出，在一定程度上，对回收能力下降。关键词:吸附；电镀废水；重金属；宏观真菌；平菇1、简介工业废水的无害化处理是环境的关键挑战。在各个行业，电镀是最重要的因为这个行业丰厚的利润。与其他行业，电镀使用更少
3、的水，因此产生小体积的废水。然而，它有高度的毒性，因为它有有害金属的 Ni（II）的存在，Cr（III / IV）和 Cd（II ）。为了降低重金属的毒性几个物理化学的方法正在全球范围内 使用，但是这些方法在他们的含金属废水的应用程序本质上是有问41题的 。化学沉淀法、离子交换、石灰凝血、反渗透和溶剂萃取是去除水中金5属的常用方法。然而，缺点不完全去除，试剂成本和能源需求，有毒废物的产生需要小心处理，开发一个新的成本有效的治疗方法，能够从废水中去除重金属的方法势在必行 。6以上两种方法的吸附是一个很好的替代。在世界各地，科学家们正试图评估不同材料的吸附能力，寻找更有效、经济的吸附剂。注意力都集
4、中在微生物生物量（活或死），可结合重金属甚至从稀溶液 。在过去的一些年中，“真菌”7出现在含有毒金属离子废水的修复潜力的材料。大型真菌是真菌，属于分“担子”，是由可见的子实体的形成。各种担子菌已显示出良好的潜力，用于从废水中除去重金属。真菌的群体，担子菌纲（真菌）对金属离子的吸附一个有98用的菌丝体源易于进行，产率高，无危险性。然而，真菌努力对金属离子的去除吸收能力是有限的 。10侧耳属包括 40 种 ，这通常被称为“牡蛎蘑菇”。他们都是在温带和热带地区发现的，他们都是在温带和热带地区发现的，和现在的第二个最重要的栽培蘑菇的世界 。蘑菇是重要的营养来源，和有许多药用价值 ，如抑制血小12 13
5、板聚集 ，血胆固醇 和心脏病及血糖水平 减少预防减少。平菇生长在货4 15 16架的簇状的木材上。它有一个相对大的尺寸，白色的鱼鳃和特别矮小干。这水果在秋天冬季有褐色的帽子。在本研究中，平菇进行测试以评估其能力作为一种重金属离子的生物吸附剂从水溶液中去除。各种工艺参数，如 pH 值，吸附剂用量，温度的影响，接触时间和初始金属离子浓度的研究。在吸附剂再生出吸附势重用。此外，这种真菌是用于验证其有效性在实际电镀废水真正的处理。二 材料与方法2.1 生物吸附剂材料的准备对平菇纯文化是由真菌培养库收集，植物病理学研究所，旁遮普大学的，巴基斯坦和培养在 2%麦芽提取琼脂培养皿(MFA),储存在 4。 真
6、菌的菌丝体生物量是 2%栽培（20 克麦芽提取物/ 1000 L）通过从周围生长区一个白色菌落以主动接种。在 251的孵化器中接种瓶培养 10-12 天。收集制备的真菌垫，用蒸馏水洗涤，在 60的温度下干燥， 16 小时为一个周期的，最后变成粉末。2.2 废水样品采集污水是从当地的主要排水收集，电镀工业位于 shahdra，拉合尔，巴基斯坦。废水的各种物理化学特性，在表 1 中给出。表 1 废水的各种物理化学特性2.3 重金属的合成溶液的制备通过在硝酸稀释双蒸馏水中溶解 1 克的纯金属制备金属溶液（铜，镍，锌和铬）。最初，制备的那些存货的溶液具有浓度为 1000 毫克/升，加适量蒸馏水稀释，以
7、获得所需的标准随后。此外，样品溶液混合，所得到的溶液被命名为“多金属系统（ MMS）。它由铜（II）23.56mg/L ，镍（II）54.83mg/L，Zn（）42.87mg/L 和 Cr（VI）93.54mg/L 。2.4 批处理吸附实验批实验进行在 25的 250 毫升玻璃瓶中包含 100 毫升金属溶液，并用电磁搅拌器搅拌在 150rpm 的转速下。研究平菇 pH 对金属的吸收效果，不同的从 2到 6 的 0.1 M HCl 逐渐增加。生物固定量（0.2 克）被添加到每一瓶，并将混合物搅拌 12 小时，这是足够的时间以达到平衡。通过使用不同的生物吸附剂用量的影响研究剂量的生物量（0.03-
8、0.8 克每 100 毫升）而保持其他参数不变（细节在标题设置两个数字）。在同样的方式,从 20 到 720 分钟平衡时间不一,搅拌速度不一从 25 到 250rpm 和温度记录的影响范围 20-45。 吸附潜力评价和真菌是单系统多金属离子 Cu（II ）和 Ni（）、Zn（ ）和 Cr（VI ）的首次公开发行（IPO ），通过改变金属离子的浓度范围在 20100 mg/L，在恒定的 pH 和温度下。每次实验后，用原子吸收分光光度法对（Varian，aa1275 ）测量残余金属离子在溶液中的滤液进行测定。金属离子的吸附作用的每克生物量（Q ）和吸附效率（E）使用下面的公式计算：(1)VmCfi
9、q(2) 10Eif是初始金属溶度（ mg/L）， 是金属离子的最终浓度（mg/L ），iCfCM（G）的干燥质量的生物吸附剂质量和 V（mL）的反应混合物的反应体积混合物。2.5 红外光谱分析找出可能的吸附活性中心负责，原料和金属负载量是用珀金埃尔默 BX 新型红外光谱仪的红外光谱图测量的。在碓臼石蜡中准备用 2-3 滴磨干木耳 3 毫克的样品。2.6 再生吸附剂找出生物吸附剂的可重用性，同时测试的真菌生物质是使用四次后的再生。吸附剂再生在 250 毫升的 10 毫米高度的 HCl 的锥形瓶中，50 毫升的工作容积的，在 400 转下搅拌，在室温下进行 60 分钟 9 。后再生的生物量在 6
10、0的干燥炉中干燥 24 小时后再利用。测量后的生物量每个洗脱和再生研究的完整性粉末状真菌生物量。金属解吸（CDES）溶液中洗脱的金属每克的生物质（qdes）的浓度的的计算公式为（3）。(3) WVCdessq其中 V 为溶液的体积（ml）和 W 是体重该生物吸附剂（g）。通过比较获得的脱金属率释放或解吸（qdes）的金属吸附（QA）上生物量。解吸率（D）计算方程为（4）。（4）10q%adesD三 结果与讨论本研究描述了平菇作为生物吸附剂对去除铜，锌的效率，以及水溶液中镍离子。真菌物种的细胞壁组成特征具有优良的金属结合特性 。真菌细胞壁的17主要成分是碳水化合物的几丁质（3-39 %），壳聚糖
11、（ 5-33%），多糖醛酸苷和多聚磷酸盐（2 %），脂类（2-7% ）和蛋白质（0.5-2.5 %），不同组成的壁显示着不同变化的真菌分类群 。根据分析的方法给出菌丝体细胞壁成分（干重）18分别为：氮 3%，总糖 55%，3.5%和 45%的葡萄糖 。原始的和使用的生物量19谱图 1 给出的。红外光谱分析指出宽吸收带的-NH 组在生物质原料 3269 的-1cm酰胺。从生物质原料在 1743 波段强度急剧下降 1729 的金属负载量可以-1cm-1c知道为 。在未经处理的生物量的 1630 吸收带可以由于在 N-乙酰葡萄OC-1c糖胺的酰胺键聚合物的蛋白肽键移到 1612 的 C = N 肟在
12、使用量。酰胺（-NH），氢氧基（O-H）和羰基（C-O）在 1547 ，1347 和 1150 的的-1c-1cm-1c三峰中未检测到金属负载量。由于金属负载量的变化，可能得出的结论是，-NH 和-COOH 基团参与结合金属。甲壳素、壳聚糖是主要的真菌细胞壁的主要成分，是-NH 的主要群体，他们在金属切削过程中承担着关键作用 。210，3.1 pH 的影响pH 值是控制吸附过程的一个重要因素，因为它会影响吸附剂的表面电荷和电离度 。结合吸附微量沉淀机制，特定范围的 pH 值选择在（2.0-6.0）内，2是由于吸附实验的真菌在较高的 pH 值（6）时毫无意义的，作为金属离子积累在细胞内或细胞壁内
13、腓。由于微沉淀 pH 值高于 5 所以去除效率降低。其他科学家也有类似记载，在升高的 pH 9,14时金属离子吸附还原。显示在图 2，当 pH 值为 4.5，Cu（），Ni（ ）和 Zn（II）离子去除效率分别提高到为 33.04（3.99 mg/g），47.47% (11.92 mg/g）和 11.85%（2.54 mg/g）。在 pH5，吸附容量被发现有所下降。调查显示，低 pH 值（4）时，真菌生物质的表面对吸附的 Cu（），Ni（）和 Zn（II ）离子受到限制，可能是因为与水合氢离子（离子） 的竞争。如预期的那样，在 pH 值大于 5 时，243，对金属离子的吸收减少。因此，在较高的
14、 pH 值 时，吸附实验是毫无意义的。25不同的效果的情况下，Cr（VI）离子指出，最好的一致的吸收（16.06 mg/g/34.4%）记录的 pH 值是 2，而在较高的 pH，效率就下降到 8%。改进对Cr（VI ）的吸收，在酸性 pH 值可以由于带负电荷的静电结合铬物种（铬酸盐/重铬酸钾）阳性组，如对真菌细胞壁 壳聚糖胺。 随着 pH 值的增加，细胞的26表面电荷改变会引起负吸附的减少 。73.2 生物量的影响增加生物量从 0.1 到 0.3 g，所有金属离子的吸附容量去除率的增加和下降的，生物量的剂量从 0.4 到 0.8 g，这种效果变得不那么的明显（图 3）。在 0.8克的剂量时，对
15、 Cu（II ）和 Ni（II），和 Zn（），Cr（VI ）最大吸附容量（效率）分别为 1.46 mg/g（51.77%），4.88 mg/g（ 60.5%），0.52 mg/g（9.75%），2.72 mg/g（20.01 %）。以往的研究也支持一个固定的结论，生物量只能提供有限数量的表面结合位点，其中一些会饱和，与竞争离子竞争，特别是在较高的金属浓度 。283.3 吸附率图 4 显示，早在 15 分钟金属离子浓度有一个快速的下降，因为真菌快速的吸收。之后，金属的吸收率逐渐增大和到最大的金属吸收相隔在 120-150 分钟。结果发现，120 分钟的接触时间，理想的 Cu（）和 Zn（II
16、）时，Cr（VI ）和Ni（II ）离子， 150 分钟足以达到平衡阶段。吸附发生在两个阶段：第一阶段早期因为表面的吸附而快速的吸收，第二阶段吸收缓慢，由于金属离子的跨膜转运到细胞内或缓慢扩散 的细胞质。其他研究人员获得了类似的结果 。然29 32-0而，在一些研究中，单级吸收已被建议 。平菇对 Cu（），Ni（），锌3（II ）和 Cr（ VI）离子的吸附线性伪第一和第二阶方程的动力学参数在表 2 中提供的。结果表明，二阶更适宜。反应（吸附）可以被认为是二阶的假设吸附可能是一个限速步骤涉及的价力 。343.4 搅拌速度和温度的影响结果发现，振荡速率范围在 100-150 rpm 足以保证平菇
17、对金属离子的吸收的表面的结合位点的可用性。较低的速度可能造成生物质颗粒在水中，导致颗粒的附聚效率低色散。由于吸附是一种表面现象，在埋层金属吸收不发挥作用。在最佳的搅拌速度，金属离子的吸收明显减少和显著下降，在 200 转时可能观察到涡流现象 。35温度范围在 20-45时，真菌吸附行为的影响不显著，随着温度的上升而增加的吸附效率非常小。由于吸附是一个能源独立的现象，它是不太可能受温度的影响 。随着温度的增加，增强金属离子的吸收可能是由于较高的亲和力，36金属离子相关的生物吸附剂对真菌细胞壁成分的重新定位的结果。3.5 吸附等温线的研究显然，在含水介质中的金属离子的表示为一种金属离子初始浓度功能
18、的真菌吸附容量（在 20-100mg/L 范围内）。结果表明，在一般的吸附容量，提高早期真菌在金属离子介质中的增加，测试所有的金属离子的浓度。这一评估是按照与以前报道的结果吸附的 Cu（II）黄孢原毛平革菌 和许多其他类似的研究37。38朗格缪尔和 Freundlich 方程绘制的 Cu（II ），Ni（II），Zn （II ）和Cr（VI ）吸附线，个别的试验菌和各自的参数离子列于表 3。1 / vs1 / eq、1/ vseqCeqln1/ 浓度范围 20-100mg/g 四种金属离子的阴谋被发现是线性指出经典的朗格缪尔和 Freundlich 模型很好的选择来解释持续现象。平菇对四金属的
19、最大吸收容量（QM）为，以 Ni（II） Cr（VI）Cu（II）Zn（）。朗格缪尔模型预测的吸附溶质的单层的形成，无副作用的吸附离子的结合位点的假设每一个离子对吸附剂吸附在表面均匀。目前的生物质吸附容量与一些以前使用的吸附剂的比较是在表 4 中提供的。Freundlich 模型没有预测表面饱和。它被认为是一个多层结构的存在。这一观察指出单层吸附，以及共存的应用实验条件下可能不同的表面条件。因此，吸附 Cu（II）和 Ni（II），和Zn（II）离子对 Cr（VI）的生物量是一个复杂的现象，涉及超过一个机制，如离子交换，表面络合和静电吸引力。Freundlich 吸附模型，N 值较大团结与保税
20、离子吸附剂的表面上的分布值，它表示一个常数的吸附机理划分，在山梨酸渗透吸附剂，因此具有良好的吸附。3.6 多金属的吸附等温线的研究金属在多金属系统去除总量较低的比较金属分开。在多个金属系统中的吸附能力下降，可能是由于重金属元素之间的相同的吸附位点的竞争 。在记56-4录单金属系统，金属结合在多金属吸附等温线研究的优先顺序是相同的。这种趋势可以解释假设不同的结合常数和金属配体配合物的稳定性顺序（真菌）。修正的朗格缪尔模型在多个条件下的金属离子的竞争吸附进行解释，对金属离子的初始浓度对试验菌的吸附能力影响的实验研究。Langmuir 模型参数是用来计算的单金属系统修正的 Langmuir 方程的多
21、金属系统。非线性吸附等温线（图 5）明确指出，模型是适用于测试菌所有的实验结果，证实了吸附竞争相同的结合位点 。573.7 真正的工业废水处理结果源于先前的优化实验被用来在电镀工业废水进行试验房。这是百分百的去除效率略有减弱生物质被用于实际电镀工业废水处理。单金属溶液中，Cu（II ），Ni （II），Zn（ II）和 Cr（VI）的去除率分别为 52，63.52，10.9 和11.8%，而以彩信，去除效率分别为 40.9，55.53，7.6 和 18%。在实际废水的情况下，对单金属 Cu（II ），Ni（II），Zn （II）和 Cr（VI）的去除效率分别为46.01，59.22，9.1 和
22、 9.4%。记录在真菌吸附效率中度到轻微的减少可能是由于各种污染物的存在可能会争夺对真菌细胞壁的结合位点。高 COD 也可能是一个更加减少吸收因子。此外，低吸收可以分配给可能的干扰氯离子吸附过程相比， ， 已在其他研究 之后。24SO3N583.8 解吸的研究图 6 指出了所有金属离子的吸附/解吸循环后平菇显着较高的解吸能力（60% ）。 经过四次的使用量,被发现 Cr（VI）在 14.21%的吸附效率最高时减少，其次是铜（II）的 8.37%，镍（II ）的 6.48%和 Zn（II）的 1.84%。用于电镀实际废水，对铜（II），镍（II ），锌（II）和 Cr（VI）离子的吸附能力分别为
23、 2.73，8.45，0.88 和 4.45mg/g。类似于目前的调查，超过 80%的脱附电位汞（II）的记录少根根霉，他将其归因于质子交换剂对解吸矿物酸（ ）有3HNO能力去除高价金属离子的量 。脱附电位目前所表现出的真菌是低于先前记录59的能力（95%）的火上 ，凤尾菇和杏鲍菇云芝 为一个单一的金属溶液。60 61试验菌的相对较低的解吸能力可能是由于种群的变化，多种形式的竞争效应的金属离子和 0.1 M 溶液酸不足完全解吸金属离子。四 结论本研究认为真菌种类平菇是一种有效的生物吸附剂由于对金属快速的去除率，吸附容量显著高且能再生。Cr（VI）的最大吸附发生在 pH 值为 2.5，而镍（II
24、 ），铜（ ）和 Zn（ II）最佳 pH 值范围在 4.5-5.0。没有显著的影响吸附的温度范围在 2045。真菌对 Cu（），Ni（ ），锌（II）和 Cr（VI ）最大吸附容量分别为 8.06，20.40，3.22 和 10.75 mg/g，而真正的废水，对铜（II），镍（II ），锌（ II）和 Cr（ VI）离子吸附容量分别为 2.73，8.45，0.88 和 4.45 mg/g。这种现象是由朗格缪尔，freundlichand 修正的朗格缪尔吸附等温线解释的。证实治疗实际废水，平菇具有良好的潜在的从工业废水中清除有毒重金属离子的能力。所述表面同化还对复用显示出良好的潜力。参考文献：
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