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微生物和釷影響的酸性溶液中鈾的吸附性能鏈霉菌對鈾的吸附摘要：本實驗研究了在酸性溶液中微生物對鈾的吸附。由放線菌展示了鈾的較高吸附能力。干重為一克的鏈霉菌可以吸附來自溶液中的380mol的鈾。細菌可以在PH很寬的范圍內(nèi)快速的吸附鈾。來自鈾和釷的混合溶液中所吸附鈾的數(shù)目受到釷的濃度的影響。就來自兩種元素的混合溶液而言，吸附的數(shù)目減少，以及出現(xiàn)了雙氧鈾-釷的離子交換。關(guān)鍵詞：鈾的吸附 酸性水溶液 釷的吸附 鏈霉菌放射性核素的去除在環(huán)境控制方面已成為了很重要的話題，例如來自水溶液中的鈾和釷，特別是水污染問題。許多的科學家正在研究用微生物來去除鈾，例如，細菌、真菌、放線菌、酵母菌。在這些報告中，鈾的最大去除范圍隨著微生物的種類不同而變化。Golab等人發(fā)現(xiàn)鏈霉菌在PH為5-6時對鈾的吸附最大。 Shumate等人發(fā)現(xiàn)釀酒酵母比起PH為3.9時PH為5.5時對鈾的吸附能力要大得多。工業(yè)廢水常常包含很多類型的重金屬。銅在PH為5.5時很容易沉淀，而釷則是在PH為4.5時以氫氧化物的形式沉淀。Hu等人發(fā)現(xiàn)綠膿假單胞菌CSU在PH為4-8時對鈾有很高的吸附能力。 Treen-Sears等人（利用根霉菌）以及Galun等人（利用特異生物質(zhì)能）報到了在PH為3.5-7時每組微生物對鈾的吸附。這些菌種在PH變化很寬的范圍內(nèi)變動。 Marques等人發(fā)現(xiàn)假單胞菌sp.EPS-5028在PH為3時對鈾有很高的吸附能力。Strandberg等人報道了釀酒酵母在PH為3.5時對鈾的吸附數(shù)目最多。這些菌株可以從酸性溶液吸附最大數(shù)量的鈾。然而，在本實驗中僅僅使用一種或兩種微生物對鈾進行吸附。因此,沒有關(guān)于哪種類型的微生物可以從酸性吸附鈾的最大數(shù)量的信息。在這項研究中,研究了各種微生物對來自酸性溶液(pH值3.5)中鈾的吸附,如放線菌、細菌、真菌和酵母。在本實驗中也研究了pH值、外部鈾濃度和吸附時間對鏈霉菌從酸性溶液中吸附最大數(shù)目鈾的影響。此外,另一個錒系元素元素,釷,發(fā)現(xiàn)對鈾的吸附有很強烈的影響。本文詳細報道了釷對鈾吸附的影響。 圖1 不同微生物對鈾的吸附為了確定不同類型的微生物吸附鈾的能力,篩選了pH值為3.5的41株菌種(12株細菌、9株放線菌、11株真菌和9株酵母菌)。如圖1所示,不同微生物吸附鈾的能力。通過微生物測試，在自酸性溶液中，發(fā)現(xiàn)了一些放線菌對鈾有高吸附能力，例如，鏈霉菌albus HUT 6047以及鏈霉菌HUT 6156能夠在一小時內(nèi)每克干重菌體吸附280mol的鈾。 圖2 鏈霉菌在不同PH下對鈾的吸附一些研究人員報道,革蘭氏陰性細菌(7、8)、真菌(11、12)和酵母(6)可以從酸性溶液中吸附鈾，然而，圖1中的結(jié)果顯示放線菌可以比革蘭氏陰性細菌、真菌和酵母吸附更大量的鈾。一般來說,磷壁酸聚合物的革蘭氏陽性細菌帶來強大的表面負電荷的細胞壁,因為電離磷酸基團的含量高,而且磷壁酸是革蘭氏陰性細菌。結(jié)果,初步認為在革蘭氏陽性細菌的細胞表面和鈾酰離子之間形成的螯合物比起在革蘭氏陰性細菌的細胞表面和鈾酰離子間要強得多。因此，它是合理的，革蘭氏陽性細菌對鈾的吸附量大于革蘭氏陰性細菌吸附的吸附量。 圖3 外部鈾濃度對鏈霉菌吸附鈾（實心）和釷（空心）的影響在我們先前的研究，在pH值低于5時，一些菌株吸附鈾的含量大幅降低。 Golab 等人報道了鏈霉菌在增加酸度PH為5下，吸附鈾的數(shù)目急劇下降。然而，如圖2所示，在pH值為3.5到6.0鏈霉菌對鈾的吸附量最大。但在pH值為3時開始下降，因此，鏈霉菌可以吸附鈾從溶液pH值可以從3.5到6一個廣闊的范圍內(nèi)變化。它是合理的假設(shè)在酸性增加或PH值低于3時，鈾吸附量減少。因為磷酸組的負電荷的磷壁酸聚合物表面的革蘭氏陽性細菌減少酸度增加的溶液。另外，圖2的曲線拐點pH值2和3之。由于磷酸的pKa1值為21.5（25），而在拐點的PH值與磷酸的pKa1保持一致。因此,它是合理的,鏈霉菌在pH值為3.56.0有高吸附鈾的能力，主要是因為磷壁酸的負電荷。 圖4 時間對鏈霉菌吸附鈾（實心）和釷（空心）的影響本實驗組研究了外部鈾濃度對鏈霉菌吸附鈾的影響，其結(jié)果如圖3所示。鏈霉菌對鈾的吸附能力隨外界鈾的濃度的增加而增加。當外界的鈾濃度為100mM，觀察到在PH為3.5時，最大吸附鈾的數(shù)目為每克干菌體吸附380mol的鈾。另一個錒系元素元素,釷對鈾的吸附有很強烈的影響。通過實驗發(fā)現(xiàn)，來自鈾和釷混合溶液的鏈霉菌對鈾的吸附數(shù)目急劇下降，當外界釷的濃度增加，鏈霉菌對釷的吸附增加。本實驗組研究了時間對來自含鈾溶液中鏈霉菌吸附鈾的影響。如圖4所示，來自鈾溶液的鏈霉菌在第一個5分鐘內(nèi)對鈾的吸附數(shù)目急劇增加。然而時間對來自鈾和釷的混合溶液中的鏈霉菌吸附鈾的能力有很顯著的影響。如圖4所示，通過監(jiān)控在200M鈾和50M釷混合溶液中對鈾的吸附，在第一次五分鐘后鏈霉菌對鈾的吸附量急劇增加。鏈霉菌發(fā)生了對鈾的吸附和釷的吸附。這個發(fā)現(xiàn)表明雙氧鈾-釷的離子交換發(fā)生在至少來自以個含有額外鈾數(shù)目的溶液中。