水溶液中趋磁微生物体吸附Ni 2+的模拟研究

离子交换与吸附，２０１１，２７（５）：３９２～３９９　ＩＯＮ　ＥＸＣＨＡＮＧＥ　ＡＮＤ　ＡＤＳＯＲＰＴＩＯＮ　文章编号：１００１—５４９３（２０１１）０５．０３９２—０８　水溶液中趋磁微生物体吸附Ｎｉ２＋的模拟研究　宋慧平成怀刚　程芳琴　山西大学资源与环境．Ｙ－程研究所，太原０３０００６　摘要：为了探索趋磁微生物体对水溶液中Ｎｉ　的吸附机理，考察微观作用力对吸附过程的影响，　本文通过酸碱滴定实验确定了趋磁微生物体具有吸附作用的表面功能基团，建立了由体内磁小　体Ｆｅ３ｏ４和表面功能基团－ＰＯ３Ｈ，。ＯＨ，．ＣＯＯＨ构成的趋磁生物体模型，并通过分子动力学模　拟方法从静电作用、分子间作用、热运动等方面研究了磁小体和功能基团对Ｎｉ２＋的吸附过程的　影响规律。模拟结果证明对Ｎｉ　的吸附过程是基团的静电吸引力和范德华力相互作用的综合结　果，不同基团的静电引力强弱是有区别的。模拟结果还表明，Ｎｉ　对．ＰＯ　Ｈ的趋聚倾向最大，　对．ＯＨ的趋聚倾向次之，而对．ＣＯＯＨ和Ｆｅ３ｏ４的趋聚作用较弱。采用化学修饰法分别掩蔽菌　体表面基团，并做了吸附实验，吸附效果与模拟结果完全吻合。这些结论将对生物磁选的开发　应用提供新的理论依据。　关键词：趋聚；生物吸附；库仑力；范德华力　中图分类号：ＴＱ０８５＋．４１３　文献标识码：Ａ　１前言　近年来，生物吸附及累积研究因其在环境保护和废液贵重金属回收中的潜在应用前景　而逐渐受到重视。其中的趋磁细菌方法不仅对重金属离子具有很好的选择吸附性，还因为　其体内存在纳米级Ｆｅ。Ｏ４磁小体颗粒而呈现出独特的趋磁性，能够借助高梯度磁场使附着　重金属离子的生物体从溶液中快速地脱除【ｌ一２Ｊ，从而巧妙地回避常规微生物治污过程中离子　被吸附后不易从水中直接分离出来的难题。一系列的基础研究工作［３－５］表明，采用高梯度磁　场　趋磁生物复合工艺处理含Ｎｉ２＋、Ａｕ３＋等重金属离子的废水，具有吸附速度快、吸附容量　大的特点。同时，其他一些研究者对该菌种在废水处理方面的应用潜力也都给予了肯定性　的评述　】。　微生物对金属离子普遍存在着一定的亲和性，这来源于微生物自身的新陈代谢需求，　因此微生物可以用来吸附金属离子。而趋磁细菌对重金属离子表现出了很强的选择特　性【４＿　，最近的研究表明除了细菌自身的生化特性是导致吸附的主要原因之外，菌体与重金　收稿日期：２０１０年１１月２４日　项目基金：国家自然科学基金（Ｎｏ．２０９０６０５３）和山东省自然科学基金（ＮＯ．ＺＲ２００９ＢＱ００２）　作者简介：宋￣ａＴｚ（１９７９～），女，山西省人，讲师．ｓｏｎｇｈ￣ｌ＠ｓｘｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　｝　通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｕａｉｇａｎｇｃｈｅｎｇ＠ｙａｈｏｏ．ｔｏｍ．ｃｎ　第２７卷第５期　离子交换与吸附　・３９３・　属微粒之间的静电作用力、范德华力和粒子热运动也是促进吸附的重要因素Ｌ６　ｊ，但促进的　机理尚不明确。对于趋磁微生物体处理多组分矿化废水技术的实用化而言，掌握这种吸附　选择性的机理非常重要，据此本文开展这方面的研究。　本文借助分子模拟方法，在微观层次上分析Ｎｉ　与趋磁生物（ＭＴＢ一３）［８１表面功能基团　之间的相互作用，从离子受力及运动的角度比较离子向趋磁微生物体发生趋向性聚集（趋　聚）的倾向，考察其吸附的规律，为趋磁生物治污过程的深入研究提供新的理论参考。　２实验及模拟方法　首先通过实验方法确定菌体具有吸附作用的功能基团，然后采用分子动力学模拟方法　考察各基团对Ｎｉ　的吸附倾向。　２．１表面功能基团表征　分析菌体表面的功能基团种类及数量最常用的方法是酸碱滴定实验　］。具体步骤如下：　在２００ｍＬ锥形瓶中装入１０ｍＬ菌液（菌液浓度２．５ｇ／Ｌ）和９０ｍＬ双蒸水，先用稀ＨＮＯ３调　节ｐＨ值为２．０，用胶塞封口，置于恒温磁力搅拌器上，调节温度为２５℃。通入Ｎ２排除空　气中及水中溶解的ＣＯ２，吹扫约１ｈ达到平衡，用ＮａＯＨ标准溶液（０．１ｍｏｌ／Ｌ）进行滴定，　同时用数字酸度计记录溶液的实时ｐＨ值。实验期间通入Ｎ２保护。对酸碱滴定曲线进行模　拟分析，采用表面络合模型进行拟合，得出各种基团的功能基团的解离常数　值，可换算　出菌体上各种功能基团的总量。　２．２模拟方法　通过库仑力和范德华力考察静电作用和分子间力对溶液中粒子运动的影响。模拟过程　中假设：　（１）Ｎｉ２＋溶液是强电解质，是完全离解的。　（２）粒子问以库仑力和范德华力为主，其它分子间力可忽略。　（３）粒子是球形的。　根据上述基本假定，将金属离子理解为硬球，忽略离子的杂化等因素，只考虑其大小　和电荷多少。采用结构化语言编程进行模拟计算，在含有１个Ｎｉ　和１０００个Ｈ２０的系统　中分别放入一个Ｒ．ＣＯＯＨ、Ｒ—ＰＯ３Ｈ、Ｒ　ＯＨ（其中Ｒ代替一ＣＨ３）以及代表磁小体的Ｆｅ３Ｏ４，　采用ＮｖＴ系综及ＣＶＦＦ力场，库仑长程作用采用ＥＷＡＬＤ求和方法进行计算；温度调节　采用Ａｎｄｅｒｓｅｎ方法，在２９８Ｋ环境下先进行５０００步的能量最小化，以及２０ｘ１０　Ｓ的驰豫，　达到平衡之后进行５０ｘ１０　Ｓ分子动力学模拟，统计Ｎｉ　的移动轨迹及向各种基团趋聚之后　的平衡位置。　・３９４・　Ｉｏｎ　Ｅｘｃｈａｎｇｅ　ａｎｄ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　２０１　１年１　Ｏ月　２．３模拟验证试验　２．３．１　菌体表面基团的化学修饰实验方法　将ＭＴＢ一３菌株进行液体大规模培养约２４ｈ后，于７０００ｒ／ｍｉｎ转速下离心，得到的浓缩　菌再用去离子水洗两遍，离心后的浓缩菌体在４℃下保存为吸附实验备用。　为了考察生物细胞壁上的各种化学基团对吸附的作用，采用化学方法对菌体细胞壁上　的一ＰＯ３Ｈ、一ＯＨ和一ＣＯＯＨ进行掩蔽处理，然后比较处理前后菌体的吸附性能来说明这些基　团在吸附过程中所起的作用。具体方法如下：　（１）甲醇一浓ＨＣ１处理一ＣＯＯＨ　１３０ｍＬ甲醇溶液中加入１．２ｍＬ浓ＨＣ１，再加入８ｍＬ新鲜浓缩菌液，加热回流６ｈ。用　去离子水洗净后，稀释至８ｍＬ备用。目的是使细胞壁成分中的羧基与甲醇形成酯，从而　掩蔽羧基，该反应式为：　ＲＣＯＯＨ＋ＣＨ３ＯＨ，，ＨＣ１＞ＲＣＯＯＣＨ＋Ｈ２０　３（２）乙酸酐处理一０Ｈ　向１００ｍＬ乙酸酐中加入８ｍＬ新鲜浓缩菌液，加热回流１２ｈ，用去离子水洗净后，稀　释至８ｍＬ备用。羟基同时与乙酸酐反应生成酰胺和酯化物，从而掩盖胺基和羟基，该反　应式为：　ＲＣＨ２ＯＨ＋（ＣＨ３ｃｏ）２　Ｏ　ＲＣＨ２ＯＣＯＣＨ￣＋ＣＨ３ＣＯＯＨ　（３）亚磷酸三乙酯一硝基甲烷处理一ＰＯｓＨ　４０ｍＬ亚磷酸三乙酯和３０ｍＬ硝基甲烷混合液中加入８ｍＬ新鲜浓缩菌液，加热回流６ｈ。　用去离子水洗３遍后，稀释至８ｍＬ备用。菌体细胞中的磷酸基与亚磷酸三乙酯和硝基甲　烷发生反应，形成酯化物，使磷酸基被掩蔽，其反应式为：　３ＲＣＨ２ＰＯ４Ｈ＋（ＣＨ３ＣＨ２０）３Ｐ—　２．３．２吸附买验方法　！旦　３ＲＣＨ２ＰＯ４ＣＨ２ＣＨ３＋Ｈ３ＰＯ３　配制１００ｍＬ　Ｎｉ　离子浓度为８０ｍ＃Ｌ的Ｎｉ（ＮＯ３）２・６Ｉｔ２０溶液于锥形瓶中，用０．１ｍｏｌ／Ｌ　的ＨＣ１和０．１ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ调节ｐＨ值为５，用棉塞塞住瓶Ｅｌ，固定于恒温冷冻摇床　（ＨＱＬ１５０Ｂ，中国科学院武汉科学仪器厂）中，室温条件下，快速加入菌（１０ｍｇ／Ｌ），进行　恒温振荡（１５０ｒ／ｍｉｎ），达到吸附平衡时，取上清液经孔径为０．２２￣ｔｍ的混合纤维树脂微孔　滤膜（标准号Ｑ／ＩＥＦＪ０１—１９９７，上海兴亚净化器材厂）过滤后，用原子吸收分光光度计　（ＴＡＳ一９９０，北京普析通用仪器有限公司）测定溶液中剩余离子的浓度，并做空白实验进行　对照，实验数据均取重复３次后的平均值。　第２７卷第５期　离子交换与吸附　・３９５・　３结果与讨论　３．１基团的确定和ＭＴＢ建模　对酸碱滴定曲线进行模拟分析，计算求得的模拟参数见表１，其中相关系数　Ｒ２＝０９９８４ｔ８１。　．Ｔａｂｌｅ　１　Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　３－ｓｉｔｅ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅｌ　注：Ｍ为菌体上第ｉ种功能基团的总量；＾　为第ｉ种功能基团的解离常数　由表面络合模型得知，ＭＴＢ．３菌体细胞表面的主要基团为一ＣＯＯＨ、　ＰＯ３Ｈ和一ＯＨ，与　文献报道［１１，１４－１５］一致。依据酸碱滴定实验结果换算菌体上各类基团的数量，例如．ＣＯＯＨ：　在２．５ｇ／Ｌ的菌液中，每升大约有ｌｘｌＯ”个细胞ｌ１　，即每克菌含有ｌｘｌＯ¨／２．５＝４ｘ１０　个细胞；　每克菌细胞含有一ＣＯＯＨ的数量为：ＮｉｘＮＡ￣．３３２５ｘ１０一ｘ６．０３ｘｌＯ　＝２．Ｏ０５ｘｌＯ２ｏ个（其中＾　为阿佛加德罗常数）；所以每个菌细胞含有一ＣＯＯＨ的数量为：２．Ｏ０５ｘｌＯ　￣／４ｘｌｏ　＝５．０１２ｘｌ０７　个。本文中用到的ＭＴＢ一３菌属于革兰氏阴性短杆菌，呈对称的圆柱体，菌长约３ｇｉｎ，菌　体直径约ｌｇｍ　】，可算出其表面积为９．４２４ｘ１０　ｍ２／ｃｅｌｌ＝９．４２４ｘ１０　ｎｍ２／ｃｅ１ｌ。最后，可以算　出细胞壁表面每平方纳米上有５．０１２ｘ１０　／９．４２４ｘ１０。＝５．３ｌ７个．ＣＯＯＨ基团。　用同样的方法可以算出细胞表面基团　ＰＯ３Ｈ和一ＯＨ的数量。表２列出了细胞表面主要　基团一ＣＯＯＨ、一ＰＯ３｝王和　ＯＨ的数量。　Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍａｉｎ　Ｇｒｏｕｐｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｃｅｌｌ　Ｓｕｒｆａｃｅ　根据表２中数据来构建ＭＴＢ一３的简化单元模型图，中心部位的基团为Ｆｅ３Ｏ４，代表趋　磁生物体内的磁小体，环绕在Ｆｅ３Ｏ４外围的基团分别为一ＣＯＯＨ、．ＰＯ３Ｈ和．ＯＨ，如图１所　示。本文将依据该模型对水溶液中Ｎｉ　的吸附过程进行分子动力学模拟。　・３９６・　Ｉｏｎ　Ｅｘｃｈａｎｇｅ　ａｎｄＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　２０１１年１０月　３．２基团对离子迁移倾向的影响　根据动力学模拟数据计算金属Ｎｉ　在不同基团作用下的均方位移，如图１所示。　ｇ　。苫　０　一　凸　∽　▲：。ＰＯ３Ｈ；・：一ＯＨ；△：一ＣＯＯＨ；：一Ｆｅ３０４；ｏ．－Ｈ２０　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　Ｉｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＭＴＢ一３　Ｆｉｇ．２　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ　Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｆＭＳＤ）ｏｆ　Ｎｉ“　在模拟过程中只考察了溶液中Ｎｉ　受到的两种作用力：库仑力与范德华力。从图２中　可以看到Ｎｉ．Ｆｅ３Ｏ４和Ｎｉ—Ｈ２Ｏ体系中Ｎ　均有位移倾向，而此两种体系中均不存在电荷作　用力，说明范德华力及热运动对粒子的均方位移具有一定的影响。在其它的体系中，Ｎｉ　的移动倾向是不一样的。与Ｎｉ．Ｆｅ３Ｏ４和Ｎｉ—Ｈ２Ｏ体系相比，有功能基团参与的体系中，Ｎｉ　的均方位移量普遍较大。由于热运动在每种体　系中都存在，所以不同体系中位移的差别标明　了生物表面基团的静电弓ｌ力和范德华力对Ｎｉ２　迁移的影响。另外，．ＣＯＯＨ、　ＰＯ３Ｈ和一ＯＨ等　不同功能基团参与的体系中，Ｎ　的位移量也　不一致，说明不同基团的静电引力强弱是有区　别的。　一　三＇　鲁　嘎　０　０　３．３基团对离子的趋聚倾向的影响　图２中的均方位移仅仅是表征了各种功能　基团对Ｎ　的作用大小，但是没有表征出对　Ｎｉ２＋究竟是吸引还是排斥，抑或只是在围绕基　团做等距圆弧迁移而没有靠近基团。　（ｄ）　ａ：一ＰＯ３Ｈ；ｂ：－ＯＨ；ｃ：一ＣＯＯＨ；ｄ：一Ｆｅ３０４　通过分子动力学模拟，统计Ｎｉ２＋向基团趋　聚过程中粒子稳定的平衡位置及其在附近区域　内的趋聚波动几率，并以此为标准判断Ｎｉ　向　Ｆｉｇ．３　Ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ　Ｔｅｎｄｅｎｃｙ　Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｎｉ　各基团运动的倾向，如图３所示。其中粒子所受的静电引力促使粒子向基团运动，而热运　第２７卷第５期　离子交换与吸附　・３９７・　动促使粒子摆脱引力约束并远离，当体系达到平衡时，粒子就会在平衡位置波动。平衡位　置的远近和波动区域的大小可表明这两种力的综合作用的强弱。　从图３可以看出，几种基团中，．ＰＯ　Ｈ对Ｎｉ　的吸引作用是最大的，Ｎｉ２＋的波动轨迹　区间（７．５ｘ１０－１￣￣１１．５ｘ１０－１０Ｉｎ）最靠近．ＰＯ３Ｈ，并且．ＰＯ３Ｈ与Ｎｉ　的最大几率（２３．８％）的平　衡距离（９．０ｘｌ０Ｊ０ｍ）也是最短的。其次，．ＯＨ对Ｎｉ　的吸引作用也比较强，其波动轨迹区　间为９．５ｘ１０－１￣＿１１．０￣１０。０ｍ，其最大几率的平衡距离（１０．５￣１０　。ｍ）也比较靠近．ＯＨ。而　一ＣＯＯＨ和Ｆｅ３Ｏ４对Ｎｉ２＋的最大几率（２３．８％和３３．３％）的平衡距离比较接近，均约为　１６．５ｘ１０～ｏｍ。由此得出结论：Ｎｉ　对一ＰＯ３Ｈ的趋聚倾向是最大的，对一ＯＨ的趋聚倾向次之，　而　ＣＯＯＨ和Ｆｅ３Ｏ４对Ｎ　的吸引作用较弱。　３．４吸附实验结果　经不同化学方法处理后，菌体对Ｎｉ　的吸附效果有了变化，具体如表３所示。可以看　出，对于Ｎｉ　的吸附，３种基团。ＰＯ３Ｈ，．ＯＨ和．ＣＯＯＨ都发挥了作用，但对．ＰＯ３Ｈ和．ＯＨ　进行化学修饰后的菌体其吸附率下降更加明显，因此这两种基团是吸附Ｎｉ　的主要基团。　这一实验结论与本文３＿３节中模拟结果完全一致。　Ｔａｂｌｅ　３　Ｔｈｅ　Ｂｉｏｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｒｅａｔｅｄ　Ｓｔｒａｉｎ　４结　论　１用酸碱滴定方法，明确了趋磁生物表面具有吸附作用的功能基团，并且建立了ＭＴＢ一３　代表物单元模型；当考察体系中的范德华力和库伦力时，ＭＴＢ一３可以用．ＰＯ３Ｈ，　ＯＨ，　一ＣＯＯＨ和Ｆｅ３０４来表征。　２采用趋聚的方法，也就是平衡位置波动迁移区域的统计和比较，分析了Ｎｉ　向菌体基团　靠近的可能性。考察了电荷静电吸引力和范德华力对Ｎｉｚ＋趋聚的影响，证明了基团的静　电吸引作用和热运动对Ｎｉ２＋的迁移确实存在影响，且不同带电基团的静电引力强弱是有　区别的。　３通过统计稳定的平衡位置附近波动区域内离子对于基团的趋聚几率，发现Ｎｉ　对不同基　团的趋聚倾向大小各不相同，其中，Ｎｊｚ＋对一ＰＯ　Ｈ的趋聚倾向最大，对一ＯＨ的趋聚倾向　次之，而对一ＣＯＯＨ和Ｆｅ３ｏ４的趋聚作用较弱。　４采用化学修饰法分别掩蔽菌体表面基团，其吸附实验结果与模拟实验结果一致。　・３９８・　Ｉｏｎ　Ｅｘｃｈａｎｇｅ　ａｎｄ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　２０１１年１０月　参考文献　【１】Ｂａｈａｉ　Ａ　Ｓ，Ｊａｍｅｓ　Ｐ　Ａ　Ｂ，Ｍｏｅｓｃｈｌｅｒ　Ｆ　Ｄ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＭａｇｎｅｔｉｓｍ　ａｎｄＭａｇｎｅｔｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．　１９９８，１７７－１８１（２）：１４５３—１４５４．　【２】Ｍｅｒｉｓｓａ　Ｓ　Ｍａｒｉｕｓ，Ｐａｔｒｉｃｋ　Ａ　Ｂ　Ｊａｍｅｓ，ＡｂｕＢａｋｒ　Ｓ　Ｂａｈａｉ．ｅｔ　ａ１．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ　ａｎｄ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．２００５，２９３（１）：５６７．５７１．　［３】舒浩华，王艳红，孙津生，等．离子交换与吸附［Ｊ１．２００５，２１（４）：３６５—３６９．　【４］Ｈｕｉｐｉｎｇ　Ｓｏｎｇ，Ｘｉｎｇａｎｇ　Ｌｉ，Ｊｉｎｓｈｅｎｇ　Ｓｕｎ，ｅｔ　ａ１．Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ［Ｊ］．２００８，７２（４）：６　１　６—６２　１．　［５】Ｈｕｉｐｉｎｇ　Ｓｏｎｇ，Ｘｉｎｇａｎｇ　Ｌｉ，Ｊｉｎｓｈｅｎｇ　Ｓｕｎ．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ】．　２００７，ｌ５（６）：８４７—８５４．　［６］刘瑶，周培国．环境科技［Ｊ］．２００８，２１（６）：６０．６３，６６．　【７］代群威，董发勤，王媛．生物磁学［Ｊ］．２００４，４（４）：３３—３６．　【８］宋慧平．趋磁细菌对贵金属离子的选择性吸附行为及溶液中金的回收研究［Ｄ】．博士　学位论文，天津：天津大学，２００８．　【９】Ｆｏｕｒｅｓｔ　Ｅ，Ｖｏｌｅｓｋｙ　Ｂ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．１９９６，３Ｏ（１）：２７７—２８２．　［１０］Ｙｅｅ　Ｎ，Ｂｅｎｎｉｎｇ　Ｌ　Ｇ　Ｐｈｏｅｎｉｘ　Ｖ　Ｒ，ｅｔ　ａ１．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ】．２００４，　３８（３）：７７５—７８２．　【１　１］Ｂｅｖｅｆｉｄｇｅ　Ｔ　Ｊ，Ｍｕｒｒａｙ　Ｒ　Ｇ　Ｅ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｆＢａｃｔｏｅｒｉｏｌｏｇｙ【Ｊ］．１９８０，１４１（２）：８７６—８８７．　［１２】Ｘｕ　Ｈａｎ，Ｙｕｋ　Ｓｈａｎ　Ｗｏｎｇ，Ｎｏｒａ　Ｆｕｎｇ　Ｙｅｅ　Ｔａｍａ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＣｏｌｌｏｉｄ　ａｎｄ　ｈＴｔｅｒｆａｃｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　［Ｊ１．２００６，３０３（２）：３６５—３７　１．　［１３］王镜岩，朱圣庚，徐长发，等．生物化学（第三版）［Ｍ】．北京：高等教育出版社，２００２，　Ｐ１３１．　【１４］Ｓｅｋｉ　Ｈ，Ｓｕｚｕｋｉ　Ａ，Ｍｉｔｓｕｅｄａ　Ｓ　Ｉ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＣｏｌｌｏｉｄ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ［Ｊ］．１９９４，１９７（２）：　１８５　Ｉ９０．　【１５］Ｙｕｎ　Ｙ　Ｓ，Ｖｏｌｅｓｋｙ　Ｂ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．２００３，３７（１６）：３６０１—３６０８．　［１　６］Ｊｅｒｅｍｙ　Ｂ　Ｆ　Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ　Ｊ　Ｄ，Ｎａｔｈａｎ　Ｙ　ｅｔ　ａ１．Ｇｅｏｃｈｉｍｉｃａ　ｅｔ　Ｃｏｓｍｏｃｈｉｍｉｃａ　Ａｃｔａ［Ｊ］．１　９９７，　６１（１６）：３３１９—３３２８．　第２７卷第５期　离子交换与吸附　・３９９・　ＳＩＭＵＬ　ＩｏＮ　ｏＮ　ＢＩＯＳｏＲＰＴＩｏＮ　ｏＦ　Ｎｉ２＋　ＢＹ　ＭＡＧＮＥＴｏＴＡＣＴＩＣ　ＭＩＣＲｏｏＲＧＡＮＩＳＭ　ＩＮ　ＡＱＵＥｏＵＳ　ＳｏＬＵＴＩｏＮ　ＳＯＮＧ　Ｈｕｉｐｉｎｇ　ＣＨＥＮＧ　Ｈｕａｉｇａｎｇ　ＣＨＥＮＧ　Ｆａｎｇｑｉｎ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｙｕａｎ　ｏ３ｏｏｏ６　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂｉｏｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｔｏｔａｃｔｉｃ　ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ　ｉｎ　ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　ｌｅｖｅｌ，ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｇｒｏｕｐｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｒｉｃ　ｔｉｔｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ａｂｓｔｒａｃｔｅｄ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｔｏｔａｃｔｉｃ　ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ　ｗａｓ　ｂｕｉｌｔ　ａｓ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｐ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ—ＰＯ３Ｈ，一０Ｈ，一ＣＯＯＨ　ａｎｄ　Ｆｅ３０４．Ｔｈｅ　ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｇｒｏｕｐ　ｗｅｒｅ　ｅｘａｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｄｙｎａｍｉｃｓ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｎｇｌｅｓ　ｏｆ　Ｃｏｕｌｏｍｂ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　Ｖａｎ　ｄｅｒ　ａｌｓ　ｆｏｒｃｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｍｏｔｉｏｎ　ｈａｄ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｏｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｉ　．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｇｒｏｕｐｓ　ｗａｓ　ｄｉｓｓｉｍｉｌａｒ．Ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ－ＰＯ３Ｈ　ｔｏｗａｒｄ　Ｎｉ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅｓｔ，ａｎｄ　ｔｈａｔ　ｏｆ—ＣＯＯＨ　ａｎｄ　Ｆｅ３０４　ｗｅｒｅ　ｓｍａｌｌ　ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｇｒｏｕｐｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｗｅｒｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｒｅａｇｅｎｔ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｎ，ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ａｄｓｏｒｂｅｎｔ　ｆｏｒ　ａｄｓｏｒｂ　Ｎｉ　．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ａｇｒｅｅｄ　ｗｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ．Ａｌｌ　ａｂｏｖｅ　ｃｏｕｌｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｎｅｗ　ｕｓｅｆｕｌ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｉｏ—ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ．　ＫｅＹ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ；Ｂｉｏｓｏｒｐｆｉｏｎ；Ｃｏｕｌｏｍｂ　ｆｏｒｃｅ；场刀ｄｅｒ鼢ａｌｓ　ｏｒｆｃｅ