圖1. 小型藻類的實驗室規模無菌培養。
采用低成本的凈化技術處理受污染的飲用水，對于發展中國家而言具有重大的意義，本文介紹了如何利用藻類完成這一任務。
根據亞洲發展銀行估計，僅在亞洲就有大約七億人缺少清潔的飲用水，而污染程度最為嚴重的是受（重）金屬污染的水體，因此，研究一種低成本方法來凈化這種受污染的水體便具有特殊的意義，實現這種凈化的一種可能性就是應用大量的藻類。本研究旨在試驗各種微藻體、小型和巨型藻對重金屬的吸收能力，以尋求能從水中除去離子型組分（重金屬離子）的廉價藻類。藻類生物質對重金屬的結合容量是重要判據，在實際條件下，X射線-熒光光譜法作為一種最直接的方法，可用于定量測量這種泡脹的游離或固化的生物質對于金屬的負載量。
工業化應用
用固化的藻類生物質作為吸附劑，從受污染的水中除去離子型組分，小型和巨型藻類對此具有特別的實用意義。小型藻可在量筒（見圖1）、管道和反應器中以各種規模進行培養，巨型藻（見圖2）則需要在海岸沿線地帶進行培養。大洋巨型藻類在一些國家用來生產有價值的原料，用于制藥業、動物飼料或作為人類的食物。
圖3. 用于循環柱試驗的填充固化生物質顆粒的固體床柱。
柏林工業大學生物技術研究所的科研人員已經完成了用巨型藻類捕獲離子型組分的試驗，為了使實驗室中建立的方法也能應用于工業規模，必須確保這種藻類生物質以一定的形態和大小呈現。例如填充有球狀固化的小型、巨型藻類顆粒，就具有作為吸附柱的諸多優點而得到廣泛應用。對小型藻、微藻體、巨型藻進行的試驗結果證明，不同的藻類生物質對離子型組分的捕獲可能存在差異。為了尋找對離子型組分具有最高吸附量的生物質，研究人員采用了循環試驗，向各試管分別加入已知離子濃度、不同體積的生物質樣品，置于搖床上進行間歇式批次試驗。試驗于常溫下進行，直至溶液中不再顯示離子濃度的改變（達到平衡狀態），分離溶液與生物質，然后采用原子吸收法（AAS）分析溶液中的金屬離子濃度。
圖4. 裙帶菜固化物對Cu2+的吸附容量曲線（單組分等溫線）。
離子型組分特性描述
在以上實驗中，首先制備具有適當機械、化學和熱力學穩定性的藻類固化小球進行試驗，這些顆粒物在有水流流動的柱子里僅產生微小的壓力損失，因而可被應用到固體床柱子中（圖3）。
圖5. 樣品Cu2+的X射線-熒光光譜（單組分等溫線）。
借助原子吸收光譜法（圖4）和X射線分析法（見圖5）來測定固-液平衡后生物質表面吸附的離子型組分的濃度，從而計算出金屬的捕獲量。對于單組分等溫線，采用Langmuir吸附模型考察實驗數據的適應性，結果表明，達到了良好的關聯性。
借助X射線-熒光光譜分析法（圖5）可對生物質表面承載的離子型組分特性進行描述（圖6）。黑色符號表示用原子吸收法測定的分配平衡（等溫線），紅點表示的是應用干燥的巨型藻類固化物所得結果，綠點表示的是采用潮濕泡脹后的巨型藻類固化物所得結果，這些數據均應用X射線-熒光光譜分析法測定，可以看出，潮濕泡脹后的巨型藻類固化物得到了最好的實驗結果。
圖6. Cu2+的固-液平衡（固化生物質吸附劑、單組分等溫線）。
結語
本研究的目的在于開發一種經濟的固化生物質吸附劑，首先尋找廉價的物料進行固化，然后應用不同的分析方法來進行特性描述（如孔隙度、容量、X射線測定、鍵合結構），并建立了數學模型，用以計算分配平衡以及動態柱試驗循環過程中有關濃度-時間進程的問題。