吸附的第二阶段是化学吸附。化学吸附一般是单层吸附。它是通过矿物表面和细胞表面之间形成化学键来形成吸附力影响吸附的。研究人员认为影响细菌与矿质表面的界面作用的因素有两个2] :细胞壁表面的静电荷和细菌产生的代谢物。
细胞表面带电荷是由于细胞壁物质中有-COOH、-NH2-OH等基团,羧基可是去质子显负电,胺基可加上一个质子显正电荷。介质pH对细胞表面电荷影响也很大,在大部分细菌生长的适宜pH为0.4-1.6。实现吸附的方式有很多,总结如下:
(1) 借助细菌表面黏液层(EPS)吸附
(2) 借助一些化学作用吸附[6];
(3) 借助多糖-蛋白质复合物吸附[6];
(4) 借助菌毛方式吸附。
1.3 影响细菌吸附的因素
1.3.1疏水性
疏水作用力反映的是溶质分子和溶剂分子间的相互作用。Naoyaohmura等运用T.f浸出黄铁矿、石英、黄铜矿和方铅矿,并研究了其选择性吸附,在pH为2.0硫酸溶液中,4种矿物接触角按下列顺序变大:石英、黄铁矿、方铅矿。黄铜矿。疏水性也是以上面的规律上升,他得出的结论是,是接触角越大,疏水性越大,越有利于吸附[14]。
1.3.2静电力
除了疏水相互作用外,静电作用也常常存在并影响吸附过程。研究者发现在细菌的细胞壁中存在氨基(-NH2)、梭基(-COOH)和羟基(-OH)等官能团。它们在溶液中的电离常数各不相同,使得细胞带正电或负电。Devasia[15]通过电泳试验发现T.f吸附后的硫、黄铜矿和黄铁矿与未吸附细菌的矿物的等电点原始值明显不同。用亚铁离子培养的T.f等电点大约为pH=2。这意着当pH值低于2.0时细菌带正电,pH值大于2.0时细菌表面显负电。对于生长在黄铁矿、硫和黄铜矿中的细菌,研究发现它们的等电点的对应的pH值大约在3.8附近,表明当pH=3.8以下时,这些细菌带正电[16]。
1.3.3氢键
氢键是一种特殊的分子间作用力,它的作用大小在化学键和范德华力之间。由于表面在微观结构或化学成分上不都相同,这种不同意着不同的的氢键质点数和不同的氢键能大小。氢键影响吸附是因为细菌表面蛋白等物质拥有有多个羧基和胺基,这些官能团可与矿物表面官能或者直接与表面的水化层形成氢键。有学者发现氢键主要对于物理吸附阶段起着重要作用。它可能是细菌刚开始吸附时的主要影响因素。
1.3.4.环境因素[6]
环境因素也叫物理因素,由于物理因素大多可以用些易于表观的物理化学参量来表示,因此研究起来较为容易。研究表明矿物颗粒表面成分、培养基成分、温度、矿浆浓度、pH值、有毒元素的浓度等因素都会对细菌吸附产生一定的影响[7]。其中pH对吸附的影响最为明显,这涉及到很多方面。如pH对细菌的活性影响很大,而细胞的活性决定了吸附的好坏,只有当细胞活性很高时,吸附才会高效。P.K.沙尔姆等[12]通过研究A.f菌在黄铜矿和黄铁矿表面的吸附,指出细菌在矿质表面的吸附是一个快速的过程,并且相同条件下细菌在黄铁矿表面的吸附率大于在其在黄铜矿表面的吸附率。壬基酚作为一种表面活性剂对细菌的毒性很大,它可以改变细胞表面的性质,如改变表面蛋白的含量,从而影响吸附作用。温度对吸附的影响也很大,根据Langmuir 等温吸附模型,温度越高,吸附量越少。
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