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紅外光譜分析的基本原理與方法
閱讀：56 發布時間：2024-12-2一、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，并且向高波數漂移至3300cm-1，吸附后的微生物表面酰胺（Ⅰ）峰也移至1655cm-1處，表明Pb2+與細胞表面的酰胺基（-NH-C-CH3）及羰基（-C-）有作用，這可能是因為細胞表的氨基、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生較大變化。
可以看出，吸附鉛后，膠質芽孢桿菌的紅外光譜圖發生很大的變化。其中，-OH伸縮振動強度明顯增強，且振動峰強由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；在糖環中1080cm-1處的一C一O一振動減弱，進而影響到糖環中一C一O振動向低波數移了18cm-1由1080cm-1漂移至（1062cm-1)?？梢?，含有COO-、-OH、C==O的糖影響了金屬陽離子的鍵合，發生了絡合或氧化還原作用。
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，在整個波數范圍內，峰形、峰位均發生變化，3448.39cm-1漂移至3444.24cm-1吸收形變強，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，這可能是因為細胞表面蛋白質、多糖等物質中這些官能團中的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，發生了化學絡合作用，改變了基團的極性。
-CH2、-OH等基團的變化表明有氫鍵和弱的分子間作用力產生。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、高波數漂移4cm-1，表明有氫鍵和弱的分子間作用力產生；1644.24cm-1酰胺峰向低波數漂移4cm-1，說明酰胺基團參與了細胞對鎘的吸附過程，原因是二正丁胺中的氨參與了吸附過程；1237.79cm-1的峰位向高波數漂移4cm-1，說明菌細胞的含磷基團也參與了對鎘的吸附過程。
膠質芽孢桿菌吸附鎘后及吸附鎘后經二正丁胺浮選的膠質芽孢桿菌的紅外光譜可以看出，膠質芽孢桿菌吸附鎘前后，部分峰形、峰位發生變化。3440.09cm-1的一NH2和締合一OH峰向低波數漂移至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漂移至1461.75cm-1，表明有氫鍵和弱的分子間作用力產生；1233.64cm-1處的胺基C一N和P=O峰向高波數漂移至1246.08cm-1，說明C一N和P==O在細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漂移至1076.0lcm-1，說明菌細胞的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基團參與了吸附作用。
膠質芽孢桿菌吸附鎘，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胞上所致。
枯草芽孢桿菌吸附鎘后及吸附鎘后經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，在整個波數范圍內，峰形、峰位發生明顯變化
3440.09cm-1的一NH2和締合一OH峰向低波數漂移29cm-1，且峰形變寬、變強，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向高波數漂移4cm-1和8cm-1,1457.6cm-1向低波數漂移6cm-1，表明有氫鍵和弱的分子間作用力產生；1648.39cm-1的酰胺峰向高波數漂移7cm-1,1544.7cm-1,1403.69cm-1的酰胺峰分別向低波數漂移9cm-1和4cm-1，說明酰胺基團和羧基參與了細胞對鎘的吸附過程，但變化不如-OH明顯；1071.89cm-1的峰位向低波數漂移7cm-1，說明菌細胞的多糖中的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均向高波數漂移4cm-1，且峰變強、峰形變寬，表明有氫鍵和弱的分子間作用力產生；1648.39cm-1和1544.7cm-1酰胺峰分別向低波數漂移8cm-1和llcm-1,1403.69cm-1的酰胺峰分別向高波數漂移4cm-1，說明酰胺基團參與了細胞對鎘的吸附過程，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的峰位向高波數漂移4cm-1，說明菌細胞的多糖中也參與了對鎘的吸附過程。
水洗工業廢菌吸附電鍍廢水中鎘后的紅外光譜可以看出，水洗工業廢菌吸附鎘前后，部分峰形、峰位發生變化。3419.35cm-1的一NH2和締合一OH峰向高波數漂移約4cm-1，且峰形變寬，1528.llcm-1的酰胺峰向高波數漂移約13cm-1，表明一NH2和一OH在吸附過程中起作用；烴基峰2929.95cm-1向高波數漂移4cm-1,1457.6cm-1向低滋數漂移4cm-1，表明有氫鍵和弱的分子間作用力產生；1047.00cm-1的處峰位向啟波數漂移8cm-1，說明菌細胞的C一O和S==O參與了吸附過程。549.51cm-1配P==S,P一O峰位向高波數漂移16cm-1，說明菌細胞中含磷基團P==S,P一O在吸附中作用較大?；鶊FP==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生化學絡合。可見，化學絡合是主要吸附形式。
上述測定結果表明，溝戈登菌、膠質芽孢桿菌、枯草芽袍桿菌和水洗工業廢菌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生化學絡合作用。所以，吸附過程是以化學絡合為主，并存在氫鍵和范德華力的作用。