农林废弃物在印染废水处理中的应用
印染行业是工业废水排放大户，随着化学工业、染料工业的发展以及消费者对印染加工要求的提高，大量新型印染助剂、染料、浆料等应运而生，致使印染废水中有机物成分越来越复杂多变。印染废水主要含有染料、料浆、染色助剂、纤维杂质、油剂、酸、碱及无机盐等，常规的生化处理效果不理想，尤其脱色效果较差，已成为困扰印染废水治理的关键问题［1］。
农林废弃物资源丰富、廉价，且含有大量木质素、半纤维素和纤维素，它主要包括稻壳、玉米秸秆、花生壳、甘蔗渣、橘子皮、木屑等，在水处理中应用前景广阔。将农林废弃物直接用于吸附印染废水：一方面是由于其物理结构上孔隙度较高，比表面积较大，可以与印染废水中的染料分子发生物理吸附；另一方面，某些农林废弃物中含有较多的活性物质，如羧基、羟基、氨基等，这些物质的存在有利于染料分子的吸附。但由于活性组分含量较低，一般采用化学改性的方法，通过酯化、醚化和接枝共聚使其具备更高的吸附能力。农林废弃物用于水处理，既能降低废水处理成本，又能实现农林废弃物的资源化，为农林废弃物的综合利用提供了新途径。本文对用农林废弃物处理印染废水进行了综述。
1 农林废弃物对印染废水的处理
1．1 玉米芯处理印染废水
吴春等［2］研究了以玉米芯为原料制备的活性炭吸附剂对次甲基蓝、碱性品红、甲基橙三种染料废水的吸附性能。结果表明，吸附剂量为1g，吸附时间在5 h 左右，温度在25 ～90 ℃之间变化时，次甲基蓝的脱色率由96．4 ％增加到99．2 ％，碱性品红的脱色率由97．8 ％增加到99．6 ％，甲基橙的脱色率由99．1 ％增加到99．9 ％。
张庆芳［3］用1 mol/L 磷酸溶液改性玉米芯，研究其对印染废水的脱色特性。结果表明，改性玉米芯对50 mg/L 印染废水脱色的最佳处理条件是：pH 值为2，对酸性大红和直接深蓝的吸附时间分别为60 min 和30 min，初始浓度为50 mg/L，吸附剂用量为1．0 g，脱色率可达95 ％以上。
1．2 木屑处理印染废水
徐博函等［4］考察了经环氧氯丙烷交联的木屑对品红及孔雀石绿在不同条件下的吸附性能。通过单因素实验，确定改性木屑对品红的最优吸附条件为：吸附温度40 ℃，pH 值6．0，吸附时间3 h ，色度去除率可达97．5 ％；对孔雀石绿的最优吸附条件为：吸附温度40 ℃， pH 值6．1，吸附时间3 h ，色度去除率可达99．2 ％。在温度、时间、pH 值三个因素中，对染料废水吸收率影响最大的因素是pH值。在最佳吸附条件下，改性木屑对染料废水的吸附容量较高，吸附率可达99．2 ％。
张力平等［5］考察了经环氧氯丙烷交联的桃木木屑对碱性品红和孔雀石绿的吸附性能，并确定了制备改性木屑的最适宜工艺条件以及吸附碱性品红和孔雀石绿的最佳条件。按正交试验确定的木屑最佳改性条件下制备的改性木屑与未改性前比较，改性木屑对碱性品红的吸附容量提高了153．84 ％，达48．75 mg/g ；对孔雀石绿的吸附容量提高了79．13 ％，达49．06 mg/g 。改性木屑吸附碱性品红的最佳条件为：在40 ℃下，pH值5 ～ 6 ，吸附时间90 min；吸附孔雀石绿的最佳条件为：在40 ℃下，pH 值5 ～ 6，吸附时间60 min。对改性木屑吸附性能影响最大的因素为溶液pH值。
1．3 花生壳处理印染废水
胡巧开［6］探索了硫酸活化花生壳制取活性炭的最佳工艺条件及其处理印染废水的效果。结果表明，炭化时间为150 min，炭化温度为800 ℃，硫酸的稀释比为1：1，固液比为1：2，活化时间为90 min，活化温度为60 ℃时，制得的活性炭吸附性能优良。用其吸附处理印染废水，在活性炭吸附剂用量为15 g／ L，吸附时间为120 min，振荡速率为160 r/min，pH 值为5，温度为25℃的条件下，脱色率达96．7。
李山等［7］考察了环氧氯丙烷改性花生壳的最佳条件及其对次甲基蓝的吸附性能。结果表明，改性花生壳的最佳条件为：在2．0 g花生壳中分别加入1．25 mol/LNaOH 溶液45 mL 和环氧氯丙烷25 mL，温度40℃，搅拌时间30 min。改性的花生壳吸附次甲基蓝的最佳条件为：处理100 mg/L的次甲基蓝溶液50 mL，用0．2 g改性花生壳，pH6．48，搅拌吸附时间60 min，在此条件下脱色率可达99 ％。比较了改性花生壳和未改性花生壳对次甲基蓝的吸附性能，未改性花生壳对次甲基蓝的吸附率为82 ％，改性花生壳对次甲基蓝的吸附率为99 ％。
杨超等［8］研究了花生壳粉作为吸附剂对苋菜红、日落黄两种偶氮染料的吸附效果，考察了pH、染料浓度、吸附剂量、吸附剂粒径、离子强度和吸附时间等因素对染料吸附的影响。研究发现，初始pH 为2 时，两种偶氮染料的去除率较高，吸附等温线分别符合Langmuir、Freundlich 方程，最大吸附能力分别为14．90 mg/L 和13．99 mg/L。
Gong 等［9］采用化学改性花生壳来体现三种官能团（氨基、羧基和羟基）对6 种离子型染料吸附中起到的作用。羧基对阴离子型的染料表现出抑制作用，对阳离子型的染料表现出吸附作用；羟基对所有6 种染料表现出吸附作用；而甲基化氨基官能团并没有表现出对吸附作用明显的改善。Ozer 等［10］用浓硫酸对花生壳进行脱水处理，提高了对亚甲基蓝的吸附量。
1．4 稻壳处理印染废水
Han 等［11］研究了稻壳对废水中刚果红的吸附效果，考察了初始pH 值、盐度、流速浓度和料层深度对吸附的影响。并用几种常用的穿透曲线模型来预测穿透曲线并由此确定特征参数。结果表明，托马斯模型能很好地模拟在实验室状态下的床层穿透曲线，塔状稻壳吸附柱能很好地去除水中的刚果红。
靳友彬等［12］研究了柠檬酸热化学酯化法改性稻草去除水中亚甲基蓝。实验比较了天然和改性稻草去除溶液中阳离子染料（亚甲蓝）的能力。研究了pH 值、吸附剂量、染料浓度、离子强度、吸附时间对亚甲基蓝吸附效果的影响。在pH 值为2．0 ～ 10．0 范围内，天然稻草去除亚甲基蓝的能力随pH 值的增加而增加，而改性稻草在pH 值≥3．0时，对染料的去除率达到最大。染料吸附等温线符合Langmuir 模式，由Langmuir 方程可得天然及改性稻草吸附亚甲基蓝的能力分别为80．0 mg/g 和270．3 mg/g。
洪建捷等［13］研究了用硫酸活化稻壳对印染废水的吸附效果。试验表明，活化的最适条件为：硫酸配成7．0 ％（w／ v）的水溶液，每100 g稻壳用硫酸溶液30 mL，搅拌均匀，在130 ℃下活化50 min，稻壳活化后对0．10 mg/mL 次甲基蓝溶液的吸附率为42．9 ％。经硫酸活化的稻壳再以每100 g加10 ％（w/v）的双氧水30 mL 氧化活化，搅拌均匀，在180 ℃下活化50 min，活化所得稻壳吸附剂对0．10 mg/mL 次甲基蓝水溶液的吸附率可以提高至84．1 ％。
1．5 其他农林废弃物处理印染废水
范琼等［14］用桔子皮作为生物吸附剂去除水中亚甲基蓝。在pH 为10 的条件下，对亚甲基蓝的最大吸附量为370．3 mg/g 左右，他们认为桔子皮有很大的应用前景。王湖坤等［15］研究了用ZnCl2溶液活化法制备核桃壳质活性炭处理印染废水。结果表明：活性炭用量为0．02 g／ mL，40 ℃吸附80 min，色度去除率达100 ％，处理效果均明显优于市售活性炭。胡巧开等［16］研究了用阳离子醚化剂改性的红薯淀粉对印染废水的处理，结果表明，改性红薯淀粉处理印染废水的脱色率达89 ％以上。张光先等［17］研究了茧衣对印染废水中的染料活性艳蓝X－BR140 ％的吸附和再生能力，当pH为1．5 和pH 为2．0，温度在60 ℃时，茧衣对染料的吸附率分别达到99．22 ％和99．03 ％。周殷等［18］考察了柚子皮对水溶液中亚甲基蓝（MB）的吸附性能和吸附机理。结果显示：在30 ℃下、pH 为8时的最大吸附量为169．49 mg/g，符合Langmuir方程。王格慧等［19］采用甲醛和环氧氯丙烷交联后的马尾松树皮吸附阳离子型染料碱性桃红，发现对染料的吸附容量达到95 mg/g 和94 mg/g。Mittal 等［20］采用大豆渣对孔雀石绿进行吸附，结果表明吸附性能良好。
2 小结
农林废弃物产量巨大，具有可再生性，是一种重要的生物资源。将农林废弃物用于处理印染废水，不仅能降低废水对环境的污染，而且能够充分利用可再生资源，达到以废治废循环经济的处理模式，还为农林废弃物的综合利用提供了新途径。但同时也存在着不少问题：（1）农林废弃物处理废水的研究还处于实验阶段，主要停留在影响因素的探讨上；（2）农林废弃物的种类繁多，收集分类难以实现工业化；（3）农林废弃物大多并不能直接应用，须经加工改性，而不同种类的改性要求条件又不同，因此也难以实现工业化。纵观以上的研究结果与存在问题，笔者认为相关学者应加快农林废弃物用于废水处理的理论研究，尽量克服应用中存在的问题，早日将农林废弃物应用于废水处理，实现工业化生产。
参考文献：
［1］王佳伟．印染废水的处理方法及其研究动向［J］．广西纺织科技，2010，39（1）：64－66．
［2］吴春，高彦杰，刘宁．玉米芯吸附处理工业废水中染料的方法研究［J］．食品科学，2007，28 （8）：188－191．
［3］张庆芳．生物质吸附剂—改性玉米芯对印染废水的脱色特性能研究［J］．化学与生物工程，2008，25 （12）：60－62．
［4］徐博函，李辉．改性木屑吸附剂对印染废水的脱色性能研究［J］．中国环保产业，2007：34－37．
［5］张力平，刘建．改性木屑对碱性染料吸附性能的初步研究［J］．木材工业，2004，18 （2）：21－23．
［6］胡巧开．花生壳活性炭的制备及其对印染废水的脱色处理研究［J］．印染助剂，2009，26 （7）：21－23．
［7］李山，张丽娜，樊君，等．环氧氯丙烷改性花生壳吸附水中次甲基蓝的研究［J］．染料与染色，2008，45 （2）：49－51．
［8］杨超，何丽雯，龚仁敏，等．花生壳粉作为生物吸附剂去除水溶液中偶氮染料的研究［J］．生物学杂志，2005，22（4）：45－48．
［9］ Gong R M， Sun Y Z， Chen J， et al．． Effect of chemical modification on dye adsorption capacity of peanut hull ［J］．Dyes Pigments，2005，67：175－181．
［10］ Ozer Dursun，Dursun Gübeyi，Ozer Ahmet．Methylene blue adsorption from aqueous solution by dehydrated peanut hull ［J］．J． Hazard Materi.，2007，（144）：171－179．
［11］ Han R P，Ding D D，Xu Y F， et al．． Use of rice husk for the adsorption of congo red from aqueous solution in column mode ［J］． Bioresource Technol.，2008，（99）：938－2946．
［12］靳友彬，胡云，孙进，等．羧基稻草阳离子吸附剂的制备及其去除水溶液中亚甲蓝的研究［J］．环境科学学报，2006，26 （12）：1987－1993．
［13］洪建捷，谢荣辉．用于印染废水脱色的稻壳吸附剂的研制［J］．食品科技，2008，33 （11）：150－154．
［14］范琼，张学亮，张弦，等．橘子皮对水中亚甲蓝的吸附性能研究［J］．中国生物工程杂志， 2007，27 （5）：85－89．
［15］王湖坤，陈绍华．核桃壳质活性炭的制备及处理印染废水的研究［J］．印染助剂，2008，25 （8）：14－15．
［16］胡巧开，夏晚良．改性红薯淀粉的制备及其对印染废水的脱色处理研究［J］．印染助剂，2008，25（2）：32－33．
［17］张光先，曹俊，胡力主，等．茧衣对印染废水中染料的吸附和染料再生利用［J］．蚕业科学，2008，34 （2）：289－293．
［18］周殷，胡常伟，李建龙，等．柚子皮吸附水溶液中亚甲基蓝的机理研究［J］．环境科学研究，2008，21 （5）：50－54．
［19］王格慧，宋湛谦，王连生．树皮的化学改性及其吸附特性研究［J］．林产化学与工业，2002 （2）：12－ 16．
［20］ Mittal A，Krishnan L，Gupta V K． Removal and recovery of malachite green from wastewater using an agricultural waste material ， de－oiled soya ［J］．Sep Purif Technol.，2005，（43）：125 –133．
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
