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紅外光譜分析的基本原理與方法
閱讀：1 發(fā)布時間：2025-6-20一、吸附鉛及吸附-浮選鉛后微生物的紅外光譜分析
由三種吸附劑苦味諾卡菌、草分枝桿菌、膠質(zhì)芽孢桿菌吸附鉛后的紅外光譜可以看出，苦味諾卡菌吸附鉛后，紅外譜圖中一NH-的伸縮振動吸收峰變強(qiáng)，并且向高波數(shù)漂移至3300cm-1，吸附后的微生物表面酰胺（Ⅰ）峰也移至1655cm-1處，表明Pb2+與細(xì)胞表面的酰胺基（-NH-C-CH3）及羰基（-C-）有作用，這可能是因為細(xì)胞表的氨基、乙酰胺基和酰胺基中的N原子提供的孤對電子與有空軌道的鉛配位所致。國外研究也證明，在氨基酸和的金屬絡(luò)合物中存在鰲合鍵，N一金屬配位鍵的形成可改變N一鍵的極性引起振動頻率和吸收強(qiáng)度的變化；另外，1536cm-1處的酞胺（Ⅱ=）彎曲振動峰也移到1540cm-1處，而1073cm-1糖環(huán)中一OH的伸縮振動僅有微小變化（1070cm-1)。草分枝桿菌吸附鉛后沒有發(fā)生較大變化。
可以看出，吸附鉛后，膠質(zhì)芽孢桿菌的紅外光譜圖發(fā)生很大的變化。其中，-OH伸縮振動強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，且振動峰強(qiáng)由3440cm-1移到3433cm-1;2967cm-1的一CH2一由于附近處C==O的影響而移至2956cm-1；而1648cm-1由于對Pb2＋的還原作用而漂移到1655cm-1處；在糖環(huán)中1080cm-1處的一C一O一振動減弱，進(jìn)而影響到糖環(huán)中一C一O振動向低波數(shù)移了18cm-1由1080cm-1漂移至（1062cm-1)?？梢姡蠧OO-、-OH、C==O的糖影響了金屬陽離子的鍵合，發(fā)生了絡(luò)合或氧化還原作用。
二、吸附錫及吸附-浮選錫后微生物的紅外光譜分析
溝戈登菌吸附鎬后及吸附鎬后經(jīng)二正丁胺浮選的溝戈登氏菌的紅外光譜可以看出，溝戈登菌吸附福前后，在整個波數(shù)范圍內(nèi)，峰形、峰位均發(fā)生變化，3448.39cm-1漂移至3444.24cm-1吸收形變強(qiáng)，2971.43cm1漂移至2958.99cm-1，2921.66c-1漂移至2929.95cm-1，1544.7cm-1漂移至1540.55cm-1，1457.6cm-1漂移至1453.46cm-1，1407.83cm-1漂移至1403.69cm-1,1324.88cm-1漂移至1320.74cm-1,1237.79cm-1漂移至1241.94cm-1,1076.04cm-1漂移至1080.18cm-1。羥基、酰胺基、硝基、羧基及巰基均有明顯變化，這可能是因為細(xì)胞表面蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)中這些官能團(tuán)中的C、N、S、O等原子提供的孤對電子與有空軌道的鎘離子配位，發(fā)生了化學(xué)絡(luò)合作用，改變了基團(tuán)的極性。
-CH2、-OH等基團(tuán)的變化表明有氫鍵和弱的分子間作用力產(chǎn)生。可以看出，溝戈登菌吸附-浮選鎘前后，3448.39cm-1的一NH2締合一OH峰向低波數(shù)漂移20cm-1，且峰形變小，表明一OH和一NH2在吸附過程中起主要作用；烴基峰2971.43cm-1、2921.66cm-1、1457.60cm-1分別向低、高、高波數(shù)漂移4cm-1，表明有氫鍵和弱的分子間作用力產(chǎn)生；1644.24cm-1酰胺峰向低波數(shù)漂移4cm-1，說明酰胺基團(tuán)參與了細(xì)胞對鎘的吸附過程，原因是二正丁胺中的氨參與了吸附過程；1237.79cm-1的峰位向高波數(shù)漂移4cm-1，說明菌細(xì)胞的含磷基團(tuán)也參與了對鎘的吸附過程。
膠質(zhì)芽孢桿菌吸附鎘后及吸附鎘后經(jīng)二正丁胺浮選的膠質(zhì)芽孢桿菌的紅外光譜可以看出，膠質(zhì)芽孢桿菌吸附鎘前后，部分峰形、峰位發(fā)生變化。3440.09cm-1的一NH2和締合一OH峰向低波數(shù)漂移至3435.94cm-1,且峰形變寬，表明一NH2和一OH在吸附過程中起作用；1457.6cm-1的一CH2剪式振動吸收和一CH3反對稱彎曲振動吸收重疊峰向低波數(shù)漂移至1461.75cm-1，表明有氫鍵和弱的分子間作用力產(chǎn)生；1233.64cm-1處的胺基C一N和P=O峰向高波數(shù)漂移至1246.08cm-1，說明C一N和P==O在細(xì)胞對鎘的吸附過程中起主要作用；1080.18cm-1為多糖中C一O伸縮振動吸和S==O伸縮振動峰收峰向低波數(shù)漂移至1076.0lcm-1，說明菌細(xì)胞的C一O和S==O參與了對鎘的吸附過程；532.72cm-1處的P==S、P一O(C)峰位變化較大，可能含P基團(tuán)參與了吸附作用。
膠質(zhì)芽孢桿菌吸附鎘，再用二正丁胺浮選后，峰3440.09cm-1、1544.70cm-1、1457.60cm-1、1080.18cm-1、532.72cm-1分別向低、高、高、低、高漂移25cm-1、4cm-1、4cm-1、4cm1、62cm-1說明對應(yīng)的一NH2、一OH；一C==O一NH一;一CH3及一C一O一、一P==SP一O等基團(tuán)在吸附-浮選中起作用，一NH2變化，可能是由于浮選劑中胺基吸附于細(xì)胞上所致。
枯草芽孢桿菌吸附鎘后及吸附鎘后經(jīng)二正丁胺浮選的紅外光譜可以看出，枯草芽孢桿菌吸附福前后，在整個波數(shù)范圍內(nèi)，峰形、峰位發(fā)生明顯變化
3440.09cm-1的一NH2和締合一OH峰向低波數(shù)漂移29cm-1，且峰形變寬、變強(qiáng)，表明一NH2和一OH在吸附過程中起主要作用；烴基峰2963.13cm-1,2925.81cm-1向高波數(shù)漂移4cm-1和8cm-1,1457.6cm-1向低波數(shù)漂移6cm-1，表明有氫鍵和弱的分子間作用力產(chǎn)生；1648.39cm-1的酰胺峰向高波數(shù)漂移7cm-1,1544.7cm-1,1403.69cm-1的酰胺峰分別向低波數(shù)漂移9cm-1和4cm-1，說明酰胺基團(tuán)和羧基參與了細(xì)胞對鎘的吸附過程，但變化不如-OH明顯；1071.89cm-1的峰位向低波數(shù)漂移7cm-1，說明菌細(xì)胞的多糖中的C一O和S==O也參與了對鎘的吸附過程；523.32cm-1的P==S和P一O一(C)峰變化顯著，含磷基團(tuán)在吸附過程中起作用。
枯草芽孢桿菌吸附一浮選鎘前后，3440.09cm-1的一NH2和締合一OH峰向高波數(shù)漂移12cm-1，且峰形變小，表明一OH和一NH2在吸附過程中起作用；烴基峰2963.13cm-1,2925.81cm-1均向高波數(shù)漂移4cm-1，且峰變強(qiáng)、峰形變寬，表明有氫鍵和弱的分子間作用力產(chǎn)生；1648.39cm-1和1544.7cm-1酰胺峰分別向低波數(shù)漂移8cm-1和llcm-1,1403.69cm-1的酰胺峰分別向高波數(shù)漂移4cm-1，說明酰胺基團(tuán)參與了細(xì)胞對鎘的吸附過程，且作用比吸附鎘后明顯，原因是二正丁胺中的氨也參與了吸附過程；1071.89cm-1的峰位向高波數(shù)漂移4cm-1，說明菌細(xì)胞的多糖中也參與了對鎘的吸附過程。
水洗工業(yè)廢菌吸附電鍍廢水中鎘后的紅外光譜可以看出，水洗工業(yè)廢菌吸附鎘前后，部分峰形、峰位發(fā)生變化。3419.35cm-1的一NH2和締合一OH峰向高波數(shù)漂移約4cm-1，且峰形變寬，1528.llcm-1的酰胺峰向高波數(shù)漂移約13cm-1，表明一NH2和一OH在吸附過程中起作用；烴基峰2929.95cm-1向高波數(shù)漂移4cm-1,1457.6cm-1向低滋數(shù)漂移4cm-1，表明有氫鍵和弱的分子間作用力產(chǎn)生；1047.00cm-1的處峰位向啟波數(shù)漂移8cm-1，說明菌細(xì)胞的C一O和S==O參與了吸附過程。549.51cm-1配P==S,P一O峰位向高波數(shù)漂移16cm-1，說明菌細(xì)胞中含磷基團(tuán)P==S,P一O在吸附中作用較大?；鶊F(tuán)P==S、P一O、N一H、C==O、C一O、C一H、一OH中S、O、N、C等原子可提供共用電子對與具有空軌道的鎘發(fā)生化學(xué)絡(luò)合?？梢姡瘜W(xué)絡(luò)合是主要吸附形式。
上述測定結(jié)果表明，溝戈登菌、膠質(zhì)芽孢桿菌、枯草芽袍桿菌和水洗工業(yè)廢菌4種微生物的吸附過程及吸附-浮選過程中，起吸附作用的主要基團(tuán)為一OH、一NH2、一CONH2、C==O、CH2和一CH2等，由于一OH、一NH2、一CONH2、C一C中可提供孤對電子的N、O等元素與有空軌道的鎘離子容易發(fā)生化學(xué)絡(luò)合作用。所以，吸附過程是以化學(xué)絡(luò)合為主，并存在氫鍵和范德華力的作用。