秸秆对有色废水的吸附实验

李劲驹，陈洁婷，魏淑娃，许凌萍，颜进华

（广东轻工职业技术学院，广东 广州 510300）

秸秆对有色废水的吸附实验

李劲驹，陈洁婷，魏淑娃，许凌萍，颜进华

（广东轻工职业技术学院，广东 广州 510300）

该文以甘蔗渣和稻草粉为吸附剂，分别对染料配制的模拟废水进行吸附实验，结果表明：2种吸附剂均可以高效地吸附红、蓝和黑等3色染料，并且吸附时间短，吸附温度影响小，吸附剂用量低；pH在5～7范围内吸附率最高，pH低于5以后吸附率显著下降。实验结果可为纤维质类生物吸附材料在造纸有色废水吸附处理中的应用提供参考。

甘蔗渣；稻草粉；吸附剂；染料；造纸废水

农作物废弃物作为吸附剂的研究已取得很多成果并成为一种新的材料，即生物吸附材料，如甘蔗渣、秸秆、花生壳、椰子壳、稻谷壳等等。开发这些生物吸附材料应用于造纸有色废水颜色吸附具有很大优势，可以解决废水处理产生大量污泥的后续问题。同时生物吸附材料来源广泛，价格低廉，可以大量使用。南方农作物秸秆如甘蔗渣和稻草秆产量非常丰富，是农作物废弃物的主要来源。

开发甘蔗渣和稻草秆应用于造纸有色废水吸附研究还较少。本文以稻草秆和甘蔗渣为吸附材料，分别对模拟有色废水进行染料吸附实验，研究不同吸附条件下，吸附剂的吸附率变化，为秸秆在造纸工业废水处理中应用提供参考。

1 实验

1.1 实验原料

稻草秆，取自华南农业大学实验农场；甘蔗渣，市购；染料4BS红、嫩黄、FBL蓝和黑G，广东某公司提供。

1.2 实验方法

秸秆和甘蔗渣洗涤干净，自然凉干，分别粉碎成100目细度的颗粒，采用阳离子醚化改性，用75%乙醇洗涤干净，低温烘干为吸附剂，备用。

将4BS红、嫩黄、FBL蓝和黑G等4种染料分别配制成质量浓度为50 mg/L的模拟废水，各取50 mL，加入1 g吸附剂，混合均匀，在一定时间、温度、pH条件下进行吸附，对比吸附前后水的吸光度，由此计算吸附率。吸附率高，表示吸附效果好，水清澈干净。

2 结果与分析

选用4BS红为染料废水吸附对象，改变吸附时间、吸附温度、吸附剂用量、吸附体系pH和初始废水浓度等不同吸附条件进行吸附实验，结果分别如下。

2.1 吸附时间对吸附率的影响

吸附时间从30～120 min变化，固定其他实验条件，即染料废水质量浓度50 mg/L，温度30℃，中性体系，1 g吸附剂，甘蔗渣和稻草粉的吸附结果如图1所示。

图1 吸附时间对甘蔗渣和稻草粉吸附率的影响

从图1可看出，吸附时间延长，吸附效率提高，在吸附时间30～120 min的范围，2种吸附剂吸附率都很高，60 min以后吸附率基本恒定。以下实验的吸附时间选择90 min。

2.2 吸附温度对吸附率的影响

在吸附温度20～90℃范围内，固定其他实验条件，即染料废水质量浓度50 mg/L，吸附时间90 min，中性体系，1 g吸附剂，甘蔗渣和稻草粉的吸附结果如图2所示。

图2 吸附温度对甘蔗渣和稻草粉吸附率的影响

从图2可以看出，温度升高，吸附率降低较少。温度对2种吸附剂的影响接近。相对来说，温度30℃时的吸附率稍好。因为低温时，吸附体系内分子运动速度降低，吸附剂接触染料色料分子机会降低，吸附率低。温度升高后，吸附机会增加，但同样解吸机会也增加，平衡2种速度后，宏观的吸附率变化不大。以下实验的吸附温度选择30℃。

2.3 吸附剂用量对吸附率的影响

吸附剂用量是另一个影响吸附率的因素。图3是吸附剂用量与吸附率的变化曲线，吸附剂用量的变化范围为0.6～1.4 g，其他实验条件固定，即染料废水质量浓度50 mg/L，吸附温度30℃，中性体系，吸附时间90 min。

图3 吸附剂用量对甘蔗渣和稻草粉吸附率的影响

从图3可看出：增加吸附剂用量，吸附率稍有提高，增加并不多；吸附率均较高，高于90%。说明采用增加吸附剂用量的方法提高吸附率，其提高幅度不大。

2.4 吸附系统的pH对吸附率的影响

吸附系统的pH变化可以改变吸附的酸碱性，从而影响吸附剂对染料的吸附力。一般认为染料是带负电性的分子，与吸附剂的阳离子性可以形成牢固的电荷吸引。降低pH有利于醚化吸附剂的阳离子性体现，提高吸附率。

固定其他吸附条件，pH变化的吸附实验结果如图4所示。

图4 吸附系统的pH对甘蔗渣和稻草粉吸附率的影响

从图4可看出，pH在5～7的吸附率最高，pH低于5以后，吸附率显著降低。原因可能是，更低的pH条件下，酸性体系使不耐酸的纤维素基材的吸附剂降解，宏观上表现为吸附率的降低。

2.5 染料废水的初始浓度对吸附率的影响

染料废水浓度也是影响吸附率的因素。固定其他吸附条件，改变染料废水的初始浓度，吸附率结果如图5所示。

图5 染料废水的初始浓度对甘蔗渣和稻草粉吸附率的影响

从图5可看出，染料废水的初始浓度提高，吸附率降低。这是因为吸附剂需吸附的量增多，吸附剂达到平衡吸附时的残留量更多，表现为吸附率的降低。

2种吸附剂的吸附等温线、吸附常数和吸附方程需进一步分析推算，其结果将在后续论文中讨论。

2.6 吸附剂对不同染料的吸附效果比较

采用甘蔗渣和稻草粉2种吸附剂，分别对另外蓝、黄、黑等3色染料进行吸附实验，吸附条件与以上红色染料相同：吸附时间90 min，中性体系，吸附剂用量1 g，染料废水初始质量浓度50 mg/L，在不同吸附温度下甘蔗渣和稻草粉吸附结果分别如图6和图7所示。

图6 甘蔗渣对4种染料的吸附效果比较

图7 稻草粉对4种染料的吸附效果比较

从图6和图7可以看出：在实验的温度范围内，4种染料中除黄色染料外，另外3种染料的吸附规律相近，吸附率也相近；黄色是嫩黄染料，2种吸附剂均表现相同，温度提高，吸附率明显降低。具体原因有待进一步研究。

因而，采用纤维质吸附剂吸附染料废水，除黄色染料外，对红、黑和蓝色染料的吸附效果均好。

由于以上4种染料废水的吸附比较中，黄色染料的表现特别不同，吸附率很低，我们对甘蔗渣在其他吸附条件下的黄色吸附率进行了比较，结果如图8和图9所示。

从图8可看出：黄色染料的吸附率随吸附时间的延长基本维持稳定；随吸附剂用量增加吸附率有增加，但总体吸附率低，最高吸附剂用量（1.4 g）时，吸附率也在85%以下，而对比稻草粉吸附剂来看，其黄色染料的吸附率更低。

从图9可看出，染料废水初始浓度的提高和吸附温度的升高都显著降低黄色染料的吸附率。

总之，甘蔗渣和稻草粉2种吸附剂对红、蓝、黑等3色染料吸附效果不错，对黄色染料吸附效果较差。吸附黄色染料废水需要采用更有效的吸附材料。

3 结论

（1）在红色染料的吸附实验中，甘蔗渣和稻草粉2种吸附剂的吸附效果均较好，其吸附条件为：吸附时间延长30 min后达到较高的吸附率，60 min达到平衡；吸附系统的pH降低，吸附率提高，但pH低于5后吸附率显著下降，可能是纤维材料降解所致；吸附剂用量增加，吸附率稍有提高，但幅度不大；染料废水的初始浓度提高，吸附率直线下降，在高浓度染料废水中吸附剂的吸附率低。

（2）甘蔗渣和稻草粉2种吸附剂对其他蓝、黄和黑等3色染料废水的吸附实验比较后，发现对黄色染料吸附效果最差，对蓝、黑色染料的吸附率与红色染料相近。

图8 吸附时间和吸附剂用量对甘蔗渣吸附黄色染料效果的影响

图9 吸附温度和染料废水初始浓度对甘蔗渣吸附黄色染料效果的影响

（3）甘蔗渣和稻草粉2种吸附剂对黄色染料的吸附条件优化后，吸附率仍然较低。

综上所述，以甘蔗渣和稻草粉为纤维质生物吸附剂能有效吸附有色废水（除去黄色）的染料，吸附率高。这个结果可以为开发农作物废弃物在造纸废水中吸附处理提供参考。

有关甘蔗渣和稻草粉2种吸附剂与活性炭及其他吸附材料的比较将在后续论文中讨论。

Straw Straw Used as Absorbing Agent in Colored Waste Water

LI Jin-ju，CHEN Jie-ting，WEI Shu-wa，XU Ling-ping，YAN Jin-hua
（Guangdong Industry Technical College，Guangzhou 510300，China）

Bagasse and rice straw powder were studied as absorbing agent in colored waste water in the paper.The experimental results showed that both powder could absorb red，blue and black dyes efficiently and fast at low dosage.Both of them had little temperature influence.pH was an important factor for absorbing effect，and the best pH range were 5～7.The results provided an example for bio-absorbing agent in paper making colored waste water treatment.

bagasse；rice straw powder；absorbing agent；dye；papermaking waste water

TS79

A

1007-2225（2016）06-0020-04

李劲驹先生（1996-），造纸专业在读大专生；现负责广东省大学生“攀登计划”项目，主要研究植物资源改性与利用；E-mail：528015482@qq.com。

2016-09-25（修回）

本文文献格式：李劲驹，陈洁婷，魏淑娃，等．秸秆对有色废水的吸附实验[J]．造纸化学品，2016，28（6）：20-23．