染料广泛用于纺织、皮革、造纸、橡胶、塑料、化妆品和制药等工业领域,因而有大量的染料废水排放到环境中,导致自然水体的污染。染料分子具有复杂的芳环结构、难于生物降解,因而染料废水是较难处理的工业废水之一。本文利用丝状真菌青霉菌为生物吸附剂,以活性艳红、酸性大红、中性红和孔雀绿四种水溶性染料为吸附对象,系统地研究了该生物吸附剂的吸附性能。试验首先考察了菌体培养时间、振荡速度、孢子接种量、碳氮比等培养条件对菌体吸附染料性能的影响。为了改善菌体的吸附性能,对其进行了酸、盐和碱预处理,在此基础上,系统地研究了体系的初始pH值、吸附时间、吸附温度、氯化钠浓度、金属离子等对预处理后菌体吸附染料能力的影响。与此同时,还对吸附在菌体上的染料进行了解吸试验,探讨了真菌生物吸附剂循环利用的可能性。最后,系统地研究了预处理菌体吸附染料的动力学特征和热力学特性以及真菌生物吸附剂吸附染料的作用机理,并考察了经硝酸预处理后的真菌生物吸附剂对活性艳红的动态吸附和动态解吸规律。试验结果表明,菌体在液体培养基中振荡培养时呈球状。振荡转速、孢子接种量和C/N比对菌体的生长和吸附染料的能力均有一定程度的影响。试验选用青霉菌的培养条件为：振荡转速为150r/min、孢子接种量为1%(v/v)、C/N比为5,在30℃下培养3d。预处理方法对菌体吸附有较大影响。菌体用硝酸处理时,对活性艳红和酸性大红吸附性能最佳,吸附量比原菌体均提高了40%以上。碳酸氢钠预处理的菌体对中性红和孔雀绿吸附性能最好,与原菌体相比吸附量也提高了40%以上。当溶液初始pH值为3时,硝酸预处理菌体对活性艳红和酸性大红吸附量最大,而碳酸氢钠预处理菌体在pH值为5-6时对中性红和孔雀绿的吸附量最大。当染料溶液中含有50mg/L的Pb2+、Cu2+口Zn2+任何一种时,对硝酸预处理菌体吸附活性艳红和酸性大红均有一定的促进作用；而对碳酸氢钠预处理菌体吸附中性红和孔雀绿则有抑制作用。静态解吸试验表明,对活性艳红和酸性大红以0.01mol/L氢氧化钠为解吸剂,对中性红和孔雀绿以0.001mol/L硝酸为解吸剂时,解吸率可达90%以上。预处理菌体对4种染料的吸附过程可以用准二级动力学方程描述,整个吸附过程速率控制步骤为液膜扩散过程。硝酸预处理菌体对活性艳红和酸性大红的等温吸附曲线在试验温度范围内可用Langmuir模型来表达；在25℃和30℃时,预处理菌体对中性红的吸附符合Freundlich模型,但在35℃和40℃时,吸附行为更符合Langmuir等温吸附模型；25～40℃内,Freundlich模型能更好地描述菌体对孔雀绿的吸附行为。菌体对染料的吸附量随温度升高而增大。根据热力学函数关系,对吸附过程的△H、△S和AG的计算结果表明,预处理菌体对染料的吸附是一个自发和吸热的过程,在试验研究的温度范围内,升高温度有利于吸附过程的进行。扫描电子显微镜分析表明,菌体经过各种预处理后,表面形态都有一定程度的变化,其中经过硝酸处理后的菌体表面最为粗糙。而菌体经过其他预处理剂处理后,表面形态变化相对要小一些。对原菌体和预处理菌体分别进行了红外光谱分析,结果表明,菌体上存有氨基、羧基和磷酸基等官能团。对氨基、羧基、磷酸基和脂类物质的化学修饰研究表明,氨基是阴离子染料的主要吸附位点,同时羧基也发挥了重要作用。在吸附阳离子染料时,羧基是重要的吸附位点,其次是磷酸基,而脂类物质所起的作用较小。当pH值为3时,硝酸预处理菌体对阴离子染料酸性大红和活性艳红的吸附主要为静电吸附作用；当pH值为5-6时,碳酸氢钠预处理菌体对阳离子染料中性红和孔雀绿的吸附存在静电吸附作用。用碳酸氢钠预处理菌体吸附阳离子染料时,菌体上有金属离子进入到溶液中,表明吸附时还存在离子交换机制,这在能谱分析结果中也得到了证明。动态吸附试验表明,就对染料的吸附效果来说,采用石英砂固定菌体要优于用海藻酸钙包埋菌体；动态吸附的突破时间和吸附饱和时间随着进料液流量增大而缩短,饱和吸附量和去除率随着进料液流量增大而降低；增大吸附剂的用量,穿透曲线的突破时间和饱和时间延长,吸附量和去除率也相应提高；随着染料的浓度上升,穿透曲线的突破时间和饱和时间缩短,而吸附量则随着染料浓度升高而升高；动态吸附试验数据与Thomas模型较为吻合,其相关系数均在0.98以上。