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藻类生物膜技术1 藻类生物膜处理污水的原理利用藻类生物膜处理废水的技术在许多年以前就被提出来了，但在近年来才受到关注。
藻类可以有效地利用污水中的N、P，且在此过程中产生氧气，有利于BOD物质的去除，又由于光合作用增加了pH值也可以起到消毒作用(减少大肠杆菌及有毒细菌数量，并且它还可以缔合外源物质(如重金属)，即去除了污水中的营养盐，又促进了N、P等元素的循环，增加了生物量，创造了更多的经济价值。
所以，藻类系统对于去除引起富营养化问题的氮、磷化合物以及污水深度处理提供了一个优良的解决方法。
1.1对氮、磷的去除氮是藻类生物量的一个重要元素，一般而言，约占藻类干重的10%，藻类可利用的氮源范围包括无机氮和有机氮，而藻类利用不同形态的N的优先顺序为，NH4+-N > NO3—N > 简单有机氮（如尿素、简单的氨酸等）。
藻类消化吸收无机氮，转化生物量的能力可以有效的进行氮化合物的解毒。
无机氮的同化作用包括三个步骤：首先，硝酸盐、亚硝酸盐、氨吸收，由一种特定的通透酶介导并需要能量；其次，依赖ATP将硝酸盐还原为铵，需要8个电子，由两个酶活化催化（硝酸盐还原酶、亚硝酸盐酶）；最后，将钱并入碳骨架。
许多藻类除了自养方式之外，还可以运用有机物进行混合营养，直接吸收多种有机氮如尿素、氨基酸等，有些藻类能固定大气中的氮并加以利用。
从对氮的需求观点来看，城市污水富含满足藻类生长的氮源，氨态氮是城市污水含量最高的无机氮源；其次是尿素(有机氮)，它可以直接或被细菌转化为氨氮而被藻类利用；而水中的游离氨浓度过高却会对藻类的生长造成抑制。
有学者认为藻细胞合成的磷仅占藻细胞干重的1%，但它是细胞核酸的主要成分，在能量的转化过程中起着重要作用。
磷的自然界存在形态主要有溶解性磷(DP)、颗粒磷(PP)，其中溶解性磷又分为可溶性活性磷(DRP)和可溶性非活性磷(DUP)。
有人研究表明磷用于能量传递和核酸合成细胞的过程，主要以无机离子H2PO4-、HPO42-的形式被吸收。
蓝藻对重金属的吸附作用研究金螳螂建筑与城市环境学院 08级园艺(城市园艺)朱怡航 0841405023在现代工业发展的同时，人类向环境排放的含重金属的废水也日益增多，这既污染了土壤与水体环境，也威胁到人类自身的健康。
在众多的重金属废水处理方法中,生物吸附是最有效并且最有前途的方法之一。
与传统的物理、化学方法如沉淀法、螯合树脂法、高分子捕集剂法、天然沸石吸附法、膜技术、活性炭吸附工艺、离子交换法等[1,2]相比，生物吸附更适合处理高、低浓度金属离子的水体;不产生二次污染；具有更好的选择性;并且原料廉价易得，分布广，易收集。
用于生物吸附的原料主要有细菌、真菌、藻类及其代谢产物以及多种有机物如淀粉、纤维素、壳聚糖等。
生物吸附剂的来源是影响其制造成本的最重要的因素[3]。
许多藻类具有富集重金属的能力，其吸附性能往往比其他生物高。
蓝藻在世界上分布极为广泛,在淡水、海洋和陆地上都能找到蓝藻的踪迹，许多种类还能生长在极端环境下，具有很强的抗逆性。
蓝藻丰富的生理生化特性及强大的抗逆性决定了其吸附特性有别于其他藻类，因此，蓝藻在对重金属的吸附研究中具有不可替代的地位。
蓝藻对重金属的吸附原理一般认为，蓝藻对重金属的吸附与细胞壁的性质以及吸附效率很大程度上相关，这是由于蓝藻细胞壁带有负电荷，具有许多官能团如羟基、羧基、酰胺基等供金属离子结合，并且具有较大表面积。
一些没有细胞壁的藻类对重金属吸附作用弱小也证明了这一点。
蓝藻细胞通过电信号对重金属离子做出响应，其响应灵敏度随离子重金属种类而异[4]，若能建立藻细胞对常见重金属的响应模式和数据库，则可有效预警早期水污染和预防突发性水污染事故。
蓝藻细胞壁的成分与细菌相似，主要是两种肽聚糖：N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸。
李建宏等研究了极大螺旋藻( Spirulina maxima) 对金属离子的吸附作用，表明主要是细胞壁多糖在起作用[5]。
蓝藻还能通过液泡化吸附重金属，并抵御重金属的毒害。
藻类在污水处理中的应用藻类在污水处理中的应用引言污水处理是一项重要的环保工作，旨在将废水中的有害物质去除或减少，以达到排放标准。
传统的污水处理方法包括生物处理、物理处理和化学处理等，但这些方法存在着效率低、成本高等问题。
近年来，人们开始关注藻类在污水处理中的应用，因为藻类具有很强的可以吸收和降解有害物质的能力，也具备生长快速、适应性强、资源可再生等优势。
藻类的吸附作用藻类是一类富含叶绿素的植物，具有较强的吸收能力。
研究发现，一些藻类对废水中的重金属离子、有机污染物、营养盐等有害物质具有很高的吸附能力。
通过将藻类添加到废水中，藻类会吸附并富集有害物质，从而实现对废水的净化。
藻类还可以通过光合作用将吸附的有害物质转化为有机质，进一步降低废水的污染程度。
藻类的降解作用藻类具有较强的生物降解能力，可以分解废水中的多种有机物。
一些藻类在生长过程中会分泌酶类物质，这些酶可以降解废水中的有机物，将其转化为无害的物质。
通过引入藻类到污水处理系统中，可以提高有机物的降解效率，减少有机物对水体造成的污染。
藻类的生物竞争作用藻类具有较强的生长能力，可以通过吸收营养盐等方式迅速繁殖。
在废水处理中，藻类可以与其他微生物竞争营养资源，从而抑制有害微生物的生长。
例如，一些蓝藻可以利用废水中的氮、磷等养分，使得有害藻类无法获得足够的养分而衰退。
藻类的生物竞争作用能够有效地控制水体中有害藻类的生长，提高废水处理的效果。
藻类的资源可再生性与传统的污水处理方法相比，藻类在污水处理中的应用具有很高的资源可再生性。
一方面，藻类在废水中吸收的有害物质可以通过适当处理后用于制造肥料、生物燃料等，实现资源的循环利用。
另一方面，藻类本身也是一种优质的生物质资源，在脱水处理后可以作为饲料、生物肥料等使用。
通过充分利用藻类的资源可再生性，可以减少对传统资源的依赖，实现环境友好型的污水处理。
结论藻类在污水处理中的应用具有很大潜力，能够有效降低废水的污染程度，实现废水的净化。
海藻对废水中重金属吸附的研究进展徐良轩;艾天;于志;杨宁;李真;吴秀红;田晓溪;姜效军【期刊名称】《辽宁科技大学学报》【年(卷),期】2016(039)004【摘要】海藻具有特殊的细胞壁结构,其化学改性后具有较高的重金属富集吸附能力.化学改性后的海藻具有吸附量大,吸附速率快以及简易的解吸附等优点,被认为是理想的生物吸附材料.本文描述了海藻吸附剂对重金属的吸附作用,分析了温度、pH 值、光照对其吸附效率的影响并剖析了吸附机理,最后对海藻吸附剂在改性方面研究的进展情况和其未来的发展趋势进行了展望.【总页数】6页(P273-278)【作者】徐良轩;艾天;于志;杨宁;李真;吴秀红;田晓溪;姜效军【作者单位】辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山114051;辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051;辽宁科技大学化学工程学院,辽宁鞍山 114051【正文语种】中文【中图分类】X703.1【相关文献】1.海藻酸钠固定化鞘氨醇单胞菌生物吸附去除养殖海水中重金属的研究 [J], 陈文宾;胡庆昊;殷磊;许兴友;马卫兴2.用于废水中重金属吸附的核桃壳吸附剂制备方法研究进展 [J], 张永涛;张枭明;秦博妮;夏萌;闫宇航3.吸附法处理水中重金属的解吸附研究进展 [J], 兰馨;郭帅庭;李彬4.废水中重金属离子吸附材料的研究进展 [J], 刘海龙;郭存彪;何璐红;赵扬5.关于海藻吸附水溶液中重金属离子的研究进展 [J], 周洪英;王学松;李娜;单爱琴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
藻类在污水处理中的应用
藻类在污水处理中的应用
藻类是一类具有光合作用能力的微生物，拥有很多种类和品种。
近年来，人们发现藻类在污水处理中具有很好的应用潜力。
以下是
藻类在污水处理中的应用：
1. 藻类的生物吸附作用：藻类可以吸附和吸附各种有害物质，
如重金属离子、有机物质和化学污染物等。
通过将藻类引入污水处
理系统，可以减少污水中的有害物质含量，提高处理效果。
2. 藻类的生物降解作用：藻类具有很强的生物降解能力，可以
分解有机废物和污水中的有机物质。
藻类通过光合作用消耗污水中
的有机物质，并将其转化为藻类生物质。
这不仅能净化污水，还可
以生产有机肥料和生物能源。
3. 藻类的氮、磷去除作用：藻类对污水中的氮、磷具有很强的
吸收能力。
通过培养适当的藻类群落，可以将污水中的氮、磷转化
为藻类生长所需的养分。
这有助于减少污水中的氮磷浓度，避免造
成水体富营养化和水华现象。
4. 藻类的CO2吸收作用：藻类具有高效的光合作用能力，可以
吸收大量的二氧化碳（CO2）。
将藻类引入污水处理过程中，不仅可
以净化污水，还能够将大气中的CO2转化为有机物质，减缓温室效应。
，藻类在污水处理中具有独特的应用价值。
通过利用藻类的生物吸附、生物降解、氮磷去除和CO2吸收等作用，可以实现对污水的有效处理和资源化利用。
藻类在污水处理领域的应用前景将更加广阔。
生物吸附法去除废水中重金属离子的开题报告一、选题背景随着人类工业和农业的发展，大量的化学污染物被排放到水体中，其中包括重金属离子。
重金属离子具有高度毒性和生物累积性，对人类和环境造成严重的危害。
因此，探索有效的废水处理方法，去除其中的重金属离子，对于实现水资源的可持续利用和环境的保护至关重要。
生物吸附法是一种比较新型的废水处理方法，具有低成本、高效率、环保的优点。
该方法通过利用生物吸附体（如细菌、菌丝、藻类等）对废水中的重金属离子进行吸附，达到去除重金属离子的目的。
二、研究目的与意义目的是探究生物吸附法对废水中重金属离子的去除效率及其影响因素，为废水处理技术的研发和实际应用提供参考。
意义在于发掘一种环保、低成本的废水处理技术，促进水资源的可持续利用和环境的保护。
三、研究内容1. 建立生物吸附实验系统，选取适当的生物吸附体。
2. 研究废水中不同重金属离子（如铅、汞、镉、铬等）对生物吸附效果的影响，总结不同重金属离子对生物吸附效果的差异及其原因。
3. 探究吸附剂用量、废水 pH 值、温度等因素对生物吸附效果的影响，总结最佳操作条件。
4. 实验后采用SEM、EDS等手段对生物吸附体表面结构和重金属分布状态进行分析，以了解生物吸附机制和过程。
四、研究方法1. 采用生物吸附法作为废水处理方法，选用适当的生物吸附体。
2. 通过对废水中重金属离子的吸附率实验，探究各种不同因素对生物吸附效果的影响，并通过数据分析以及图形表示的方式展现数据精确可靠的研究结果。
3. 通过SEM、EDS等手段对样品进行表征，得出生物吸附机制与过程画面化的结果。
五、研究进度1. 初步完成实验计划、网络搜索和草稿论文的编写，预计本月底完成论文的终稿修改。
2. 进一步完善实验计划和方案，争取在下个季度内完成各项实验和数据统计工作，以期获得更为丰富和准确地数据结果。
六、预期成果本研究将更详细地探讨生物吸附法除去废水中重金属离子的可行性和影响因素。
藻类吸附法去除废水中的重金属
作者：何子常;吴锐坤
来源：《价值工程》2010年第06期
摘要:介绍了藻类吸附法处理重金属废水的研究现状, 讨论了不同藻类的预处理方法和吸附能力, 总结了藻类吸附水中重金属的效果、影响因素、机理和规律, 展望了藻类在重金属废水处理中的应用前景。
Abstract: Current research of Wastewater Treatment with Algae adsorption is introduced and the pretreatment of different algae and adsorption capacity are discussed with the effect of algae adsorb heavy metals, influencing factors, mechanism and laws of the prospect of algae in the heavy metal are summed up in the paper, finally, wastewater treatment application prospects are looked ahead.
关键词:藻类;生物吸附;重金属;废水
Key words: algae;biosorption;heavy metals;waste water
中图分类号:S70文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)06-0060-01
0引言
藻类大致可以分为褐藻门、蓝藻门、红藻门、绿藻门四个门类及墨角藻属、囊叶藻属、鞘颤藻属、马尾藻属、松藻属、乳节藻属、巨藻属、昆布属、海带属、小球藻属、角叉菜属、螺旋藻属、红皮藻属、刚毛藻属等属类。
藻类的细胞壁由多糖、蛋白质和脂类组成,具有粘性, 带一定的负电荷,可提供氨基、酰氨基、羰基、醛基、羟基、硫醇、硫醚、咪唑、磷酸根和硫酸根等官能团与金属离子结合。
此外,其细胞膜是具有高度选择性的半透性膜,因此,藻类可以富集许多金属离子。
1藻类的预处理
在用藻类吸附重金属离子之前,通常要对藻类进行预处理,主要有物理加工、简单化学处理和化学改性等三种。
1.1 物理加工物理加工主要为干燥、粉碎。
干燥会不同程度地改变藻类的组成,破坏藻类的结构。
干燥温度不宜太高,一般应低于100℃,尤以日晒和冷冻干燥为好。
粉碎增加了海藻的比表面积,从而能够增加其对重金属的吸附量,加快吸附速率。
Gupta等[1]先将水棉绿藻用蒸馏水清洗干净,然后在太阳下干燥6h,再将其粉碎并筛选出尺寸在2~3mm之间的作为吸附剂,发现其对Cr6+的吸附量较大。
Williams等[2]先将巨大昆布晒干,去除其中的砂粒和石头,然后用钉锤碾
碎,筛选出尺寸在0.5~1.0mm之间的作为吸附剂,实验结果表明其对Cu3+、Ni+和Cd2+的吸附效果都较好。
1.2 简单化学处理简单化学处理主要是用HCl或有机物浸泡。
HCl或一些有机溶剂可以洗掉海藻上吸附的Ca2+,Mg2+,Na+,从而增加藻类的吸附点,有利于吸附。
Yang等[1]将马尾藻粉碎,选取尺寸在1.0~1.4mm之间的作为吸附剂,并用0.1mol·L-1的HCl浸泡3h,然后用去离子水洗涤,最后在40~60℃的烤箱中烘干。
实验结果表明,用预处理后的马尾藻处理含铀酰离子(UO22+)废水,在前15min内UO22+的去除率就达到70%~80%。
1.3 化学改性化学改性的目的在于改善藻类的机械性能和化学稳定性,因为天然藻类非常柔软,较易破碎、降解、腐烂。
Lee等[1]将马尾藻加入甲醛和HCl的混合溶液中,在室温下轻微搅拌4h后将其过滤出来,并先后用蒸馏水、3%的碳酸钠、蒸馏水冲洗,再在60℃的条件下烘干。
实验结果表明,改性后的马尾藻对Al3+,Ca2+,Mg2+,Na+的吸附量远大于未经改性的马尾藻。
2藻类对重金属的吸附效果与影响因素
2.1 吸附效果藻类对各种重金属离子都具有较大的吸附量。
2.2 影响因素影响藻类吸附量的主要因素有pH值、吸附时间、共存离子含量和重金属离
子初始浓度等。
2.2.1 pH值的影响。
pH值影响细胞壁上的各种基因的性质,且pH值低时,氢离子会与重金属产生竞争吸附。
赵玲等[2]用海洋原甲藻吸附水中的Cu2+,Pb2+和Zn2+,当pH值低于2.0时,吸附微弱;在pH值为
3.0~5.0时,原甲藻对Cu2+,Pb2+和Zn2+的吸附量随pH值升高而迅速增大。
用马尾藻吸附UO22+,最佳pH值为4左右。
2.2.2 吸附时间的影响。
吸附时间是影响吸附量的又一重要因素。
藻类吸附重金属离子一
般分为两个阶段:第一阶段为物理吸附,速度较快;第二阶段的吸附是一个能量驱动的新陈代谢过程,受到能量多少(如糖份)和阻止新陈代谢过程的物质(如毒性物质KCN等)的影响,速度较慢。
用马尾藻吸附Al3+,前60s的吸附速率最快。
用赤潮藻吸附重金属离子,在30min内即可达到吸附平衡。
用水棉绿藻吸附Cr6+,在2h后Cr6+的去除率达到96%。
Klimmek等[1]用鞘颤藻吸附Pb2+和Cd2+,在前5min内对Pb2+和Cd2+的吸附量就达到饱和吸附量的90%,在30min后达到吸附平衡。
2.2.3 共存离子的影响。
溶液中的共存离子是影响吸附量的第三个重要因素。
在系统中欲
被分离出的金属离子称为目标离子,在溶液中,其它金属离子和目标离子都有可能结合到吸附位点上,这些其它金属离子称为竞争性阳离子。
竞争性阳离子对吸附位点的占据会使目标离子的
吸附量下降。
各竞争性阳离子与吸附位点之间亲和力的不同,它们对目标离子影响的能力也不
一样。
同一种竞争性阳离子对具体目标重金属离子的影响是不同的。
Williams等的试验表明,当溶液中同时存在Cu2+,Cd2+和Ni2+时,巨大昆布对Cu2+的吸附量比溶液中只有Cu2+时的小。
2.2.4 重金属离子的初始浓度的影响。
另外,由于藻类吸附重金属离子为非均相的固液反应,反应主要在固液界面进行,故吸附还受到参与反应的重金属离子的初始浓度的影响。
3藻类吸附重金属的机理与规律
藻类吸附机理主要包括离子交换、表面络合反应和特殊基团的静电吸附等。
赵玲等证实重金属离子不仅与原甲藻发生离子交换,而且与原甲藻细胞壁上的酰氨基和羟基进行共价结合。
Gupta等用水棉绿藻吸附Cr6+,在pH值小于3时离子交换起到了主要作用,而当pH值大于3时则主要是靠吸附剂表面基团的物理吸附。
4结语
藻类吸附法处理重金属废水具有高效、经济、简便、选择性好的优点,特别是对于一些传统方法不能有效处理的低浓度重金属废水有着独特的应用价值。
此外,通过改性处理,可进一步提高藻类的吸附效率和选择性,因此它是一种极有发展前途的处理含重金属废水的技术。
值得一提的是,除了一些个别的应用以外,大多数利用藻类吸附剂的处理方法均处于实验阶段,在实用化或工业化应用上还有许多问题有待研究,如处理量少、周期较长、废水往往需要预处理等。
但通过不断的研究和改进,藻类富集技术将成为一项高效而实用的废水生物处理技术,从而在废水处理实际应用中发挥出其巨大的潜力。
参考文献:
[1]GuptaVK,Shrivastava A K,Jain N.Biosorption of chromium(Ⅵ)from aqueous solutions by green algae spirogyra species[J].Water Research,2001,35(17):4079-4085.
[2]吴海锁,张洪玲,张爱茜,等.小球藻吸附重金属离子的试验研究[J].环境化
学,2004,23(2);173-177.。
