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摘 要

六价铬是一种有毒重金属，长期接触六价铬会引起各种健康问题，而六价铬对水生环境的影响尤为显著，研究处理吸附六价铬成为了迫在眉睫的问题。本研究以实验室中通过紫外诱变获得的一株啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）突变株菌体作为吸附剂，采取生物吸附的方法吸附处理六价铬离子。预实验结果表明，S. cerevisiae突变株能够吸附六价铬离子，证实了实验的可行性。为进一步提高S. cerevisiae的吸附效率，我们对其吸附条件进行了优化。结果发现，当六价铬浓度为25 mg/L时吸附效率最高， S. cerevisiae作为吸附剂的最佳添加量为0.1 g干菌体；在33℃下能够达到最高的吸附效率；在pH值为2条件下，吸附1 h，即可达到饱和吸附率；此外，吸附体系中添加1.722g的MgSO₄. 7H₂O或者0.01g 的K₂HPO4，也可以显著增加吸附效率。结果表明本实验中的S. cerevisiae突变株具有良好的吸附六价铬离子的性能，这为水体中六价铬离子的吸附去除以及S. cerevisiae菌体的再利用开辟了一条新途径。

关键词：啤酒酵母，六价铬，生物吸附，吸附优化

Abstract: Hexavalent chromium is a kind of toxic heavy metals, long-term exposure to hexavalent chromium can cause various health problems, hexavalent chromium not only a negative impact on human, more influence on the aquatic environment, the adsorption of hexavalent chromium became the immediate problem. In this study, Saccharomyces cerevisiae was used as adsorbent for adsorption of hexavalent chromium ions. Preliminary experimental results show that Saccharomyces cerevisiae can adsorb hexavalent chromium ions and purify water to a certain extent, confirming the feasibility of this experiment. In order to improve the adsorption efficiency of S. cerevisiae, the adsorption conditions were optimized. The results showed that when the concentration of hexavalent chromium was 25mg/L, it was the optimal concentration of adsorption, and beer yeast S. cerevisiae was the best addition of adsorbent 0.1g. 33 degrees Celsius is the best temperature for high efficiency adsorption; When the pH value is 2 and the adsorption time is 1 hour, it can increase the adsorption rate of hexavalent chromium ions of beer yeast. By adding 1.722g MgSO₄. 7H₂O or 0.01g K₂HPO₄, the adsorption efficiency can be increased, and the removal rate of hexavalent chromium ion can be increased. Results showed that the mutant strains of Saccharomyces cerevisiae can hexavalent chromium ion adsorption, adsorption efficiency and can be optimized adsorption conditions, the biological adsorption method of adsorption of hexavalent chromium ion and beer yeast recycling has opened up a new road.

Keywords: Beer yeast, hexavalent chromium, biological adsorption, adsorption optimization.

目 录

1前言 4

2 材料和方法 7

2.1 材料 7

2.2 方法 8

3 实验结果与讨论 9

3.1标准曲线的绘制 9

3.2不同六价铬浓度体系对吸附的影响 9

3.3不同体系温度对铬离子吸附的影响 10

3.4不同pH值对铬离子吸附的影响 11

3.5干扰离子对吸附的影响 12

3.6吸附时间对铬离子吸附效果的影响 12

3.7营养物质添加对铬离子吸附的影响 13

3.8不同吸附剂量对吸附效果的影响 14

结 论 16

参 考 文 献 16

致 谢 17

1 前言

最近几十年工业活动的潜在增长导致了水环境的恶化，1977年联合国水会议秘书处就发表公告，指出全世界40亿人中有70%的人不能获得安全的饮用水，原因在于工业废水对饮用水的严重污染。据报道，全世界工业用水量为每年2000亿吨，其中20%被蒸发，80%变成污水排入水体，对环境存在极大的危害^[1]。工业废水的形成离不开有机和无机化合物的共同作用，其中、铅、汞、铬和硒等金属占取很大的比重，这些金属主要来源于铸造、制革、纺织、微电子、化肥等其他工业活动 ^[2]。在众多的环境污染物中，重金属铬（Cr）因其严重的危害性受到研究者的广泛关注。在水生环境中，铬主要以铬单体、三价铬和六价铬的形式存在，其中六价铬的毒性比三价铬高500倍，长期接触六价铬会引起各种健康问题，包括皮肤刺激、皮炎、胃脘痛、恶心、呕吐、严重腹泻和出血。而吸入含六价铬的物质可导致鼻中隔、哮喘、支气管炎、肺炎、喉部炎症和肝脏炎症，并增加支气管肺癌的发病率^[3]。过量的（超过10 ppm）六价铬对水生物有致死作用。神通川流域的“痛痛病”就是由六价铬中毒引起的。表一中列举的是六价铬所涉及到的一些化合物。

表一 六价铬所涉及的主要化合物

中文名称	英文名称	CAS号码	化学分子式	主要指定用途
六价铬	Chromium, Hexavalent	18540-29-9	Cr
三氧化铬、氧化铬（六价）、酐化铬	Chromium(VI) oxide;chromium trioxide	1333-82-0	CrO3	颜料、催化剂、 电镀、糅皮
铬酸锂	Lithium chromate	14307-35-8	Li2CrO4	防腐剂
铬酸钠	Sodium chromate	7775-11-3	Na2CrO4	防锈、糅皮
铬酸钾	Potassium chromate	7789-00-6	K2CrO4	颜料、油墨、糅皮
氯铬酸钾	Potassium chlorochromate	16037-50-6	K[CrO3Cl]
铬酸铵	Ammonium chromate	7788-98-9	(NH4)2CrO4	相片、催化剂

六价铬离子在水中十分稳定，很难被微生物降解，具有极大的危害性，因此研究如何处理吸附六价铬离子具有重大意义。但是由于六价铬离子具有毒效时间长、生物不可降解的特点，使得传统的水处理技术如化学沉淀法、离子交换法、吸附法、电化学法、凝聚法、膜分离法、氧化还原法等不能对其进行有效处理。例如化学沉淀法虽能快速去除大量的重金属离子，但需要加入过量的沉淀剂，排放时仍需对有毒的沉淀剂进行处理，处理费用高。而离子交换法的离子交换树脂价格高、选择性能不好，当存在大量竞争性离子如Na 和Ca² 时，处理效果会大大降低。而且这些传统的方法有一个共同的缺点，即在处理低浓度重金属离子包括六价铬离子废水时，其操作费用和原材料成本均相对过高。生物吸附法（bio-sorption）作为一种新型处理技术，具有价格低廉，处理效果好等优点^[1,4]，且用生物吸附法处理吸附六价铬离子体现了显著的生态效益、社会效益和经济效益，具有非常广阔的发展前景。在采用吸附法处理重金属时，生物吸附剂的选择非常关键（表二）。因此，选择一种适于吸附六价铬的生物吸附剂尤为重要^[5]。

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