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重金属是一类对生态环境危害极大的污染物,含重金属离子废水的处理一直受到人们的关注。目前,重金属废水处理技术主要有化学法、离子交换法、生物法和吸附法等。因吸附材料比表面积大,吸附能力强,适合处理水量大、含多种重金属离子的低浓度废水等优点,吸附法一直受到人们的广泛关注。然而,因吸附剂价格昂贵使其应用受到限制,开发廉价高效的新型吸附剂成为经济社会发展的迫切要求。本文以醋醅中分离纯化培养的木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus) Gyll为菌种,以玉米浆干粉为有机氮源发酵生产细菌纤维素(bacterial cellulose,简称“BC”)；同时基于醚化和接枝共聚改性原理,制得氨基磺酸铵-细菌纤维素(简称"ASBC ")和烯丙基胺-丙烯酸-细菌纤维素(简称"al-AA-BC"),利用响应面分析法了优化制备过程。以Cd2+、Pb2+、Cu2+和Cr (Ⅵ)为对象,研究了BC、ASBC和al-AA-BC对重金属离子的吸附性能及机理。研究结果表明,从醋醅中分离的菌种为醋酸杆菌属木醋亚种——木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus),命名为Gyll。通过红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射分析,确定制得的产物属于Ⅰ型纤维素,具有典型的网状结构,纤维束尺寸为纳米级并且结晶度很高。采用单因素法和正交试验法确定的制备BC最佳发酵条件为：玉米浆干粉添加量50g/L,蔗糖添加量60g/L,发酵液初始pH6.0,菌种加入量120g/L,二级种子活化时间22h及静态发酵时间7d,纤维素产量为12.36g/L。通过对该菌株发酵生产BC动力学的分析,确定菌体生长过程符合Logistic方程,BC生产过程符合Luedeking-Piret方程,还原糖消耗量可用基于物料衡算的基质消耗方程描述,模型计算值与试验值能较好吻合。BC对金属阳离子的吸附量大小顺序为：Cd2+>Pb2+>Cu2+, pH值是影响吸附效果的重要参数,吸附最佳pH值为5.0；同时,BC对Cr(Ⅵ)也具有一定的吸附效果,吸附最佳pH值为1.5,吸附过程在90min达到平衡。ASBC对Cd2、Pb2、Cu2+和Cr(Ⅵ)均有很好的吸附效果,吸附量大小顺序为：Cd2+>Pb2+>Cu2+>Cr(Ⅵ);吸附Pb2+、Cu2+和Cd2+的最佳pH值为5.5,吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值范围为1.5～2.0。以al-AA-BC作为吸附剂,对Cd2+、Pb2+、Cu2+和Cr(Ⅵ)进行吸附研究发现,al-AA-BC对Cd2+、Pb2+、Cu2+有很好的吸附效果,对Cu2+、Pb+、Cd2+吸附的最佳pH值为5.0,对Cr(Ⅵ)吸附的最佳pH值为1.5。经醚化改性和接枝共聚改性后,ASBC和al-AA-BC对水中单一的Cd2+、Pb2+、Cu2+和Cr(Ⅵ)吸附量由改性前的12.98mg/g.10.42mg/g、5.09mg/g、6.05mg/g分别提高到32.50mg/g、29.08mg/g、24.88mg/g.17.06mg/g和45.76mg/g、57.12mg/g、36.87mg/g.46.66mg/g。对吸附了重金属离子的吸附剂BC、ASBC和al-AA-BC进行的解吸试验表明,采用HCl作解吸剂时,可有效地将重金属离子从吸附剂上解吸下来,解吸后的吸附剂仍有较高的吸附活性,说明吸附剂可以多次循环使用。BC、ASBC对重金属离子的吸附过程,均能较好的符合Langmuir吸附等温模型,说明吸附过程属于典型的单分子层吸附；al-AA-BC的吸附过程更好的符合Langmuir-Freundlich吸附等温模型,说明BC经接枝共聚改性后表面具有一定的多相性。对BC、ASBC和al-AA-BC吸附金属离子的表观速率拟合均符合准二级动力学模型,说明吸附过程均以化学吸附作用为主；粒子内扩散模型拟合后所得常数B均不为零,说明粒子内扩散并不是唯一的速率控制步骤。BC、ASBC和al-AA-BC吸附重金属离子的主要活性基团分别是-OH,-NH2和一OH,-NH2、-COOH和-OH。 BC对重金属离子的吸附机理主要是表面能吸附、静电吸引和配位吸附；而ASBC和al-AA-BC的吸附机理主要是吸附配位,同时还伴有离子交换、静电吸引和表面能吸附。