反冲洗过滤器处理微生物吸附低浓度含铀废水的效能

反冲洗过滤器处理微生物吸附低浓度含铀废水的效能

       生物吸附是目前处理低浓度含铀废水*有前途的方法之*。莱金源探讨了不同种类微生物的来源及其对铀的吸附效能，分析了生物吸附过程的影响因素和吸附机理。细菌、放线菌、真菌和藻类对铀的吸附能力依*递减，pH值、菌预处理、共存离子和金属初始浓度是生物吸附的主要影响因素；微生物的细胞结构在生物吸附过程中发挥了重要的作用，静电吸附、酶促反应、无机微沉淀和氧化还原等是生物吸附的主要机理。*后预测了生物吸附处理低浓度含铀废水的研究方向。

      0 引 言

      随着核工业的发展与核设施的退役，产生了大量放射性废弃物，含铀等放射性核素废水的处理已经成为研究热点。处理含铀废水的传统方法有离子交换、混凝沉淀、萃取、反渗透[l]等。由于存在运行费用和原材料成本相对较高、泥量较大、有的还需进行二*废物处理的不足，多年来人们*直致力于寻求更高效经济的含铀废水处理方法。

     1 生物吸附剂来源及效能

     在铀矿冶领域，由于微生物浸出*具有投资低、环境效益好等特点而引起了广泛重视。国外的微生物提取铀*已经实现了工业化。常用的厌氧型微生物主要有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、嗜酸硫杆菌以及氧化亚铁钩端螺杆菌等。在微生物吸附方面，莱金源发现了能有效积聚铀、钚的细菌。1 g这种细菌能吸收0．6 g铀或0．3 g钚。目前，发现与铀的富集作用有密切关系的微生物已达数十种，包括细菌、放线菌、真菌和藻类等。表1列出了不同微生物吸附铀的能力。

     2 生物吸附的影响因素

     影响铀生物吸附的主要因素是pH值、菌种预处理、共存离子和金属初始浓度等。给出了生物吸附铀的各种影响因素。如啤酒酵母菌对铀吸附的*pH为40，当pH在1．0—5．0时，啤酒酵母菌对铀的吸附量随pH值加大增加较快，有利于铀酰离子的吸附；当pH>5．0时，吸附量的增加因沉淀的产生而减缓。

。不同pH值下，溶液中铀酰离子的存在形态不同。

     3 生物吸附机理

     3．1 微生物细胞结构与吸附特性

     某些微生物细胞外存在胞外多糖，这些胞外多糖因含有糖醛酸、磷酸盐等而可以络合金属离子，且由于胞外多糖成分的差异，不同类的微生物络合金属的性质也不同。研究u纠表明，吸附与细胞壁结构有关。细菌、放线菌、真菌和藻类等微生物的细胞壁带负电荷，在与金属离子接触中显得尤为重要。*方面，细胞壁上存在PO4 3-、*C00H、*SH等基团；另*方面，细胞壁的多孔结构使活性化学配位体在细胞表面合理排列，更易于与金属离子结合。如真菌类微生物，细胞壁的主要组成成分是几丁质，即由数百个N*乙酰葡萄糖胺分子 1—4*葡萄糖苷键连结而成的多聚糖。

微生物细胞膜上某些酶的存在也会导致铀等核素和重金属的沉积，细胞内部对金属也有螯合作用，金属可以和细胞器结合或在原生质中形成结晶，如铜绿假单孢菌在细胞内富集UO2 2+ ，链霉菌对UO2 2+ 的富集部分在胞内出现等。其机理尚不清楚，可认为是某些微生物对这些毒素有抵抗力，似乎是由连接质粒的基因所控制。

      *般来说，前*种情况属于被动吸附过程，其特点是快速、可逆，不依赖于能量代谢；后*种属于主动吸收，需要细胞壁某些酶的作用转至胞内，其特点是速度慢、不可逆，与细胞的代谢有关。而被动吸附是微生物处理含铀废水的主要形式。

       3．2 生物吸附机理

      许多微生物都能与金属结合，但它们与金属离子之间的作用却不同。可采用x射线荧光能量衍射光谱(EDXRF)、红外光谱法(IR 和扫描电镜法(SEM)分别观察菌体表面主要元素的构成、起作用的官能团以及离子在菌体中的沉积部位和状态，弄清是何种基团对吸附起作用及具体的吸附机理。现有研究成果可归纳为静电吸附、酶促反应、无机微沉淀和氧化还原等机理，

      4 生物吸附剂的再生

    生物吸附剂能否再生回用，直接关系其应用前景。实验表明，用*般的化学方法就可解吸生物吸附剂上吸附的金属离子，菌体可以重复利用，又避免了二*污染。常用的解吸剂有盐酸、硝酸、硫酸、碳酸盐、EDTA等，吸附周期3～5*不等，可根据不同吸附体系加以选择。

     5 结 论

    生物吸附法是目前处理低浓度含铀废水*有前途的方法之*。由于其独特的优点，近年来在矿物资源回收利用、含铀废水处理领域得到了广泛关注。今后可以从以下两方面开展工作。机理的深人研究，热、动力学的进*步探讨和基因工程*的应用。即利用SEM和EDXRF等*对机理进行细致的研究，力争从细胞分子结构做出阐述，在已有数学模型和*、二*，准*、二*动力学方程上扩展适宜的热、动力学数学模型。提高活体微生物的辐射抗性，将耐辐射的外源基因导人能富集铀的受体细胞中，培养并构建抗辐射超富集铀的工程菌。

开发新的吸附剂原料和*方法，降低*成本及提高吸附剂的选择性等，实现生物吸附*工业化。加强*合作，学习交流**，避免重复研究。