二价铜、Cd和Pb生物吸附在混合溶剂

文摘

死干小球藻寻常的研究的性能在绑定二价铜、镉和铅离子从溶液或50% v / v甲醇,乙醇,丙酮的解决方案。镉离子的吸收比例表现出一般用介电常数下降值降低,而铜和铅离子显示一般减少捐赠数量的增加。溶剂吸收比例变得不那么敏感属性biosorbed离子的原子半径越大,铜的吸收受影响最严重。傅立叶变换红外光谱分析显示稳定的生物质混合溶剂和转变的振动酰胺(I)和(II)、羧酸盐、葡萄糖环和金属氧在绑定在所有媒体。值(59 - 69)证实了双齿金属羧酸盐配体的协调。的价值略微增加在铜、Cd和Pb指示降低水溶液的吸附对称性,而一般减少注意到在混合溶剂指向相反。M-O拉伸频率增加意外增加的相对原子质量由于溶剂影响结合位点的性质。降低极性溶剂的允许变化metal-alga债券的优点;金属离子越小,影响越大。

1。介绍

藻类生物质代表一种廉价的材料,这是非常有效的重金属去除废水和工业水。提出了不同的机制来描述金属由藻类吸附重金属几种官能团;羧酸、羟基、胺、磷酸盐和硫酸盐(海洋物种通常)是最参与金属绑定(1- - - - - -4]。小球藻寻常的(部门绿藻门)通常不含硫酸盐(5]。

根据皮尔森(6)和配体的络合行为和阳离子的电子对捐赠刘易斯基地和电子对接受路易斯酸,金属离子被称为硬,软,边缘。硬度的金属离子(路易斯酸)将决定他们的偏好绑定。柔和的离子(如Cd^{2 +}相对于大尺寸、低正电荷,可极化)预计将氮和硫供体原子的配位体藻细胞壁,而硬金属(例如,Ca^{2 +},高电荷半径比,不是很可极化)协调羧酸盐组,和临界离子(如铜^{2 +}和铅^{2 +})将绑定到任何配体的条件,可能会改变配体的硬度。硬度相同的概念是用来描述溶剂的离子结合能力(7]。

溶剂极性是许多金属具有约束力的影响因素除了浓度、温度、pH值、物种竞争的存在。极性的评估量表采用散装物理性质如介电常数(相对介电常数)和其他措施的化学相互作用如捐赠者数量在配位化学(重要)。供体数量(DN) [b]是化学测量(1976年由维克多•古特曼)的刘易斯碱度和被定义为负的焓值加合物的形成与路易斯碱标准路易斯酸五氯化锑,noncoordinating稀溶液的溶剂1,二氯乙烷与零DN。单位是千卡每摩尔。

大部分的研究金属绑定在水藻类进行媒体(1- - - - - -8]。等其他类型的生物量、生物吸附研究真菌(9和天然产品浪费10)水溶液的吸附遵循了同样的方法。在此类实验中使用溶剂其他比水几乎独家藻类的萃取材料吸附的目的(11)和金属离子吸附能力研究在有限的情况下(8]。在早期研究中(12]包裹铜(II)、Cd (II)、铁(III)和Sn (IV)解决方案被证明是提高金属吸收小球藻寻常的经过广泛重用的生物量。

使用振动光谱学研究藻类的细胞壁(3,9,10),探讨金属协调网站被证明是非常有用的理解metal-algae绑定的本质。据我们所知,这种研究metal-loaded藻类从混合溶剂的解决方案没有得到关注。因此本研究旨在探讨二价铜的吸附重金属,镉,铅从不同混合溶剂和溶剂性质的影响金属离子吸收和metal-sensitive振动红外区。

2。材料和方法

的海藻小球藻寻常的慷慨地提供了从植物学博士f . Al-Baz部门在国家研究中心,开罗。生物质是清洗,空气干燥,地面,已筛的颗粒大小355年μm。分析纯硝酸铜盐,镉和铅的使用以及甲醇,乙醇,丙酮纯度相同。去离子水是用于所有实验。傅立叶变换红外光谱被记录为KBr(10%)使用1000年优秀的光谱红外光谱丸。

v / v混合50%甲醇/水、乙醇/水和丙酮/水被用于所有实验作为混合溶剂。确定金属biosorbed的数量小球藻寻常的,0.1 g生物质添加到50毫升200 ppm的金属溶液,搅拌10分钟,一夜之间,然后过滤。金属浓度测定用ICP和吸附量计算的差别。准备样品的红外测量,0.1 g的生物质添加至50毫升0.1金属溶液,搅拌10分钟,留下过夜。然后过滤,洗涤,干燥一小时的80°C。

介电常数()的混合溶剂使用方程计算

并提出了表1。

3所示。结果与讨论

混合溶剂的介电常数的值都是40岁以上,减少在溶液中形成离子对的机会,预计所有离子存在,完全在所有溶剂溶剂化。此外,这些离子的极化能力不足以鼓励离子对形成。因此,金属离子种类建议[M型(H₂O)_{6 n}(索尔)_n]^{2 +},一个扭曲的八面体的一部分。吸收从稀溶液在这项研究中呈现降水等藻类细胞壁不太可能发生。

每个金属离子的吸收比例计算并提出了表1。

检查值在上面的表中,金属离子的吸收比例似乎并不遵循一个明确的趋势与相同的属性。但我们可以把我们的观察分为(1)镉离子显示普遍下降百分比biosorbed介电常数下降值(2)越吸附重金属铜和铅离子表现出普遍增加与减少捐助数量(图1)。据悉,减少从水醇作为溶剂和金属之间的强大力量最小化藻细胞壁上的配体竞争机会。意想不到的高吸收比例从丙酮的解决方案相比,酒精的解决方案可以归因于这样一个事实:丙酮nonprotogenic溶剂,减少了生物质与质子交换的机会。

阴谋biosorbed百分比与离子半径的二价金属离子(图2)表明,从铜,铅离子半径增加,吸收过程变得不那么敏感的改变溶剂。

生物分子,如藻类显示复杂的振动光谱,包括色彩和组合乐队。但metal-ligand拉伸频率和官能团的性质协调金属中心提供有用的信息。切断拉伸,NH₂摇摆,mn和M-O伸展带金属敏感和改变的是改变,但北半球₂振动非常敏感分子间相互作用的影响(如氢键)很难讨论metal-nitrogen频移键的强度。Doshi et al。13]报道蓝移约75 - 100厘米¹乐队在3304厘米¹分配给加上氢键羟基伸展在螺旋藻sp.治疗与金属离子。酒精组织葡萄糖环可能发挥作用在金属绑定,虽然Guibal等人。14)认为这是常数和使用它作为一个内部标准计算强度。

将乐队分配给相应的振动藻类等生物材料并不是一个直接和简单的任务。根据纳库姆托(15),一些研究者的结果(1,3,14和早期的作品16,17)、金属敏感波段自由生物质(洗水)分配如表2。

混合水甲醇、乙醇或丙酮似乎并没有影响功能组负责金属结合生物质可以看到从红外光谱相对于水(图3)。

海藻,海藻(红外光谱研究1,3,14)和海藻提取物(18显示金属交互网站的羧基,氨基,羟基藻表面。

介绍铜、镉、铅的生物质能转移所有金属敏感频率。所有金属加载生物样品的分离()之间的(不对称拉伸)和(对称拉伸)59 - 69厘米的范围¹,符合双配位基的协调(15]。因此,溶剂极性吸附量影响金属的金属和相应转移振动敏感的债券,但结合的模式并没有受到影响。的转变()变化对金属绑定和改变溶剂,和更广泛的观察这种变化与介电常数下降值(图4),= (免费的溶剂 metal-loaded生物量)。

样品准备的积极转变振动表明降低水溶液中对称羧酸盐协调;相反大多数样本混合溶剂表现出消极转变为羧酸盐呈现更对称的环境。同样的趋势在变化的酰胺(II)乐队在图5。它可以得出结论,降低溶剂的极性许可键的强度的变化。

图6揭示了一个意想不到的总体趋势;M-O债券的拉伸频率增加而增加金属的溶剂的相对原子质量。这可能是由于自然的变化改变溶剂的结合位点,这克服了质量效应降低。

最后一个图显示,铜吸附不同在不同溶剂比镉或铅,这是注意到在图2(化学分析结果)。我们可以得出结论说,金属原子会越小,越影响生物吸附将通过改变溶剂极性。

4所示。结论

吸收镉离子一般下降百分比与介电常数下降值,而越铜和铅离子吸附重金属离子表现出一般增加捐赠数量的下降。金属离子吸收过程变得不那么敏感的改变溶剂原子半径越大。

泡死干小球藻寻常的在50% v / v甲醇-水、包裹或acetone-water没有改变官能团。对所有金属加载生物质样品59 - 69厘米的范围¹确认二齿羧酸盐配体的协调。的价值略微增加在铜、Cd、和吸附重金属离子铅水溶剂指示对称性降低,而一般减少注意到从混合溶剂指示相反。降低极性溶剂的许可键的强度的变化。M-O拉伸频率增加意外增加在所有溶剂金属的原子质量,一个result-thought的结合位点的性质是由于受溶剂的影响,减少质量效应不明显。

承认

本研究是作者承认由沙特基础工业公司。

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