铀是核能产业发展中最重要的放射性元素之一,为了防止其在环境中的迁移扩散,探寻一种有效的方法来处理日益增多的放射性铀污染已迫在眉睫。相较于传统物理化学处理方法,生物吸附法因其具有低成本、高效性而受到了广泛的关注。利用工业生产中的废弃菌丝体来处理放射性铀污染,不但能降低其生产成本,同时也能更好地实现工业化应用,达到“以废治废”的目的。本文采用工业上常用的两种真菌微生物(啤酒酵母和黑曲霉),分别对溶液中放射性元素铀的吸附行为进行了研究:1、啤酒酵母对铀的吸附行为及机理研究本部分研究了活性酵母菌与高温灭活酵母菌在不同吸附条件下对溶液中放射性元素铀的吸附能力及相互作用机理的差异性。结果表明:活性酵母与高温灭活酵母对铀的最佳吸附pH分别为5.5和4.5;相较于高温灭活酵母菌,活性酵母对铀的吸附受温度变化影响明显,最适温度为26℃;在相同的吸附条件下,高温灭活酵母菌对铀的吸附能力明显高于活性酵母菌,特别是在偏酸性的条件下,高温灭活酵母菌对铀的吸附量比活性酵母菌高一个量级;相较于高温灭活酵母菌快速稳定的吸附过程来说,活性酵母菌对铀的吸附则是一个较为缓慢且包含复杂生命代谢的过程。在不同温度条件下,对活性酵母与高温灭活酵母吸附铀的实验数据进行准二级动力学方程拟合,线性相关系数R2均在0.99以上,表明活性酵母和高温灭活酵母在对铀的吸附过程中,皆存在着电子共用或电子转移的化学吸附作用。扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)结果显示,经过高温高压处理过的灭活酵母菌菌体表面出现褶皱,在吸附铀后,活性酵母菌菌体出现凹陷,少量的块状铀沉淀物不均匀地附着在表面,而高温灭活酵母细胞表面粘附大量的疏松不规则的纳米颗粒状铀沉淀并呈簇状生长。红外光谱(FTIR)分析表明,在活性酵母菌吸附铀离子的过程中,-OH、C=O、N-H、C-N等为主要的吸附官能团,而酮羰基C=O和HPO42-为高温灭活酵母菌对铀吸附过程中的主要官能团。2、黑曲霉对铀的吸附行为及机理研究本部分研究选用“CMCC(F)-98003”型丝状真菌黑曲霉对溶液中放射性元素铀的吸附行为及机理进行了研究。研究结果表明:黑曲霉菌丝体受吸附体系pH值变化影响较大,系统最适吸附pH值为5.5。当初始铀浓度为0.75 mg/L时,黑曲霉的最大吸附量可达到12.5 mg/g。在不同初始菌浓度的条件下,Freundlich模型能较好的拟合实验数据;Dubinin-Radushkevish模型的拟合结果显示,其吸附自由能E值均小于8 kJ/mol,说明黑曲霉菌体与铀的相互作用过程中存在物理吸附机制。同时,黑曲霉对铀吸附过程的实验数据能很好地符合准二级动力学方程(线性相关系数R2均在0.99以上),表明黑曲霉对铀的吸附过程中也存在化学吸附机制。因此,黑曲霉菌体对铀的吸附过程是一种以物理吸附为主,化学吸附为辅的相互作用过程,这种物理化学相结合的吸附方式,大大增强了黑曲霉菌体对铀的吸附作用。黑曲霉对铀的吸附是一个快速稳定的过程,吸附仅需60 min就能达到动态平衡。在黑曲霉对铀的吸附过程中,吸附体系的焓变?°>0,吉布斯变化值?°<0,表明黑曲霉对铀的吸附是自发的、吸热反应过程。扫描电镜(SEM)结果显示,吸附前的黑曲霉菌体呈中空结构,表面光滑,而吸附后的菌体表面变得粗糙且粘附着大量的纳米颗粒状铀沉淀。红外光谱(FTIR)分析表明,-OH、-COOH、N-H、PO43-为黑曲霉参与铀吸附过程中的主要官能团。X射线衍射光谱分析(XRD)可以得出,随着黑曲霉与铀相互作用时间的增长,形成了磷酸盐晶体。