農林廢棄物在印染廢水處理中的應用
印染行業是工業廢水排放大戶，隨著化學工業、染料工業的發展以及消費者對印染加工要求的提高，大量新型印染助劑、染料、漿料等應運而生，致使印染廢水中有機物成分越來越復雜多變。印染廢水主要含有染料、料漿、染色助劑、纖維雜質、油劑、酸、堿及無機鹽等，常規的生化處理效果不理想，尤其脫色效果較差，已成為困擾印染廢水治理的關鍵問題［1］。
農林廢棄物資源豐富、廉價，且含有大量木質素、半纖維素和纖維素，它主要包括稻殼、玉米秸稈、花生殼、甘蔗渣、橘子皮、木屑等，在水處理中應用前景廣闊。將農林廢棄物直接用于吸附印染廢水：一方面是由于其物理結構上孔隙度較高，比表面積較大，可以與印染廢水中的染料分子發生物理吸附；另一方面，某些農林廢棄物中含有較多的活性物質，如羧基、羥基、氨基等，這些物質的存在有利于染料分子的吸附。但由于活性組分含量較低，一般采用化學改性的方法，通過酯化、醚化和接枝共聚使其具備更高的吸附能力。農林廢棄物用于水處理，既能降低廢水處理成本，又能實現農林廢棄物的資源化，為農林廢棄物的綜合利用提供了新途徑。本文對用農林廢棄物處理印染廢水進行了綜述。
1 農林廢棄物對印染廢水的處理
1．1 玉米芯處理印染廢水
吳春等［2］研究了以玉米芯為原料制備的活性炭吸附劑對次甲基藍、堿性品紅、甲基橙三種染料廢水的吸附性能。結果表明，吸附劑量為1g，吸附時間在5 h 左右，溫度在25 ～90 ℃之間變化時，次甲基藍的脫色率由96．4 ％增加到99．2 ％，堿性品紅的脫色率由97．8 ％增加到99．6 ％，甲基橙的脫色率由99．1 ％增加到99．9 ％。
張慶芳［3］用1 mol/L 磷酸溶液改性玉米芯，研究其對印染廢水的脫色特性。結果表明，改性玉米芯對50 mg/L 印染廢水脫色的最佳處理條件是：pH 值為2，對酸性大紅和直接深藍的吸附時間分別為60 min 和30 min，初始濃度為50 mg/L，吸附劑用量為1．0 g，脫色率可達95 ％以上。
1．2 木屑處理印染廢水
徐博函等［4］考察了經環氧氯丙烷交聯的木屑對品紅及孔雀石綠在不同條件下的吸附性能。通過單因素實驗，確定改性木屑對品紅的最優吸附條件為：吸附溫度40 ℃，pH 值6．0，吸附時間3 h ，色度去除率可達97．5 ％；對孔雀石綠的最優吸附條件為：吸附溫度40 ℃， pH 值6．1，吸附時間3 h ，色度去除率可達99．2 ％。在溫度、時間、pH 值三個因素中，對染料廢水吸收率影響最大的因素是pH值。在最佳吸附條件下，改性木屑對染料廢水的吸附容量較高，吸附率可達99．2 ％。
張力平等［5］考察了經環氧氯丙烷交聯的桃木木屑對堿性品紅和孔雀石綠的吸附性能，并確定了制備改性木屑的最適宜工藝條件以及吸附堿性品紅和孔雀石綠的最佳條件。按正交試驗確定的木屑最佳改性條件下制備的改性木屑與未改性前比較，改性木屑對堿性品紅的吸附容量提高了153．84 ％，達48．75 mg/g ；對孔雀石綠的吸附容量提高了79．13 ％，達49．06 mg/g 。改性木屑吸附堿性品紅的最佳條件為：在40 ℃下，pH值5 ～ 6 ，吸附時間90 min；吸附孔雀石綠的最佳條件為：在40 ℃下，pH 值5 ～ 6，吸附時間60 min。對改性木屑吸附性能影響最大的因素為溶液pH值。
1．3 花生殼處理印染廢水
胡巧開［6］探索了硫酸活化花生殼制取活性炭的最佳工藝條件及其處理印染廢水的效果。結果表明，炭化時間為150 min，炭化溫度為800 ℃，硫酸的稀釋比為1：1，固液比為1：2，活化時間為90 min，活化溫度為60 ℃時，制得的活性炭吸附性能優良。用其吸附處理印染廢水，在活性炭吸附劑用量為15 g／ L，吸附時間為120 min，振蕩速率為160 r/min，pH 值為5，溫度為25℃的條件下，脫色率達96．7。
李山等［7］考察了環氧氯丙烷改性花生殼的最佳條件及其對次甲基藍的吸附性能。結果表明，改性花生殼的最佳條件為：在2．0 g花生殼中分別加入1．25 mol/LNaOH 溶液45 mL 和環氧氯丙烷25 mL，溫度40℃，攪拌時間30 min。改性的花生殼吸附次甲基藍的最佳條件為：處理100 mg/L的次甲基藍溶液50 mL，用0．2 g改性花生殼，pH6．48，攪拌吸附時間60 min，在此條件下脫色率可達99 ％。比較了改性花生殼和未改性花生殼對次甲基藍的吸附性能，未改性花生殼對次甲基藍的吸附率為82 ％，改性花生殼對次甲基藍的吸附率為99 ％。
楊超等［8］研究了花生殼粉作為吸附劑對莧菜紅、日落黃兩種偶氮染料的吸附效果，考察了pH、染料濃度、吸附劑量、吸附劑粒徑、離子強度和吸附時間等因素對染料吸附的影響。研究發現，初始pH 為2 時，兩種偶氮染料的去除率較高，吸附等溫線分別符合Langmuir、Freundlich 方程，最大吸附能力分別為14．90 mg/L 和13．99 mg/L。
Gong 等［9］采用化學改性花生殼來體現三種官能團（氨基、羧基和羥基）對6 種離子型染料吸附中起到的作用。羧基對陰離子型的染料表現出抑制作用，對陽離子型的染料表現出吸附作用；羥基對所有6 種染料表現出吸附作用；而甲基化氨基官能團并沒有表現出對吸附作用明顯的改善。Ozer 等［10］用濃硫酸對花生殼進行脫水處理，提高了對亞甲基藍的吸附量。
1．4 稻殼處理印染廢水
Han 等［11］研究了稻殼對廢水中剛果紅的吸附效果，考察了初始pH 值、鹽度、流速濃度和料層深度對吸附的影響。并用幾種常用的穿透曲線模型來預測穿透曲線并由此確定特征參數。結果表明，托馬斯模型能很好地模擬在實驗室狀態下的床層穿透曲線，塔狀稻殼吸附柱能很好地去除水中的剛果紅。
靳友彬等［12］研究了檸檬酸熱化學酯化法改性稻草去除水中亞甲基藍。實驗比較了天然和改性稻草去除溶液中陽離子染料（亞甲藍）的能力。研究了pH 值、吸附劑量、染料濃度、離子強度、吸附時間對亞甲基藍吸附效果的影響。在pH 值為2．0 ～ 10．0 范圍內，天然稻草去除亞甲基藍的能力隨pH 值的增加而增加，而改性稻草在pH 值≥3．0時，對染料的去除率達到最大。染料吸附等溫線符合Langmuir 模式，由Langmuir 方程可得天然及改性稻草吸附亞甲基藍的能力分別為80．0 mg/g 和270．3 mg/g。
洪建捷等［13］研究了用硫酸活化稻殼對印染廢水的吸附效果。試驗表明，活化的最適條件為：硫酸配成7．0 ％（w／ v）的水溶液，每100 g稻殼用硫酸溶液30 mL，攪拌均勻，在130 ℃下活化50 min，稻殼活化后對0．10 mg/mL 次甲基藍溶液的吸附率為42．9 ％。經硫酸活化的稻殼再以每100 g加10 ％（w/v）的雙氧水30 mL 氧化活化，攪拌均勻，在180 ℃下活化50 min，活化所得稻殼吸附劑對0．10 mg/mL 次甲基藍水溶液的吸附率可以提高至84．1 ％。
1．5 其他農林廢棄物處理印染廢水
范瓊等［14］用桔子皮作為生物吸附劑去除水中亞甲基藍。在pH 為10 的條件下，對亞甲基藍的最大吸附量為370．3 mg/g 左右，他們認為桔子皮有很大的應用前景。王湖坤等［15］研究了用ZnCl2溶液活化法制備核桃殼質活性炭處理印染廢水。結果表明：活性炭用量為0．02 g／ mL，40 ℃吸附80 min，色度去除率達100 ％，處理效果均明顯優于市售活性炭。胡巧開等［16］研究了用陽離子醚化劑改性的紅薯淀粉對印染廢水的處理，結果表明，改性紅薯淀粉處理印染廢水的脫色率達89 ％以上。張光先等［17］研究了繭衣對印染廢水中的染料活性艷藍X－BR140 ％的吸附和再生能力，當pH為1．5 和pH 為2．0，溫度在60 ℃時，繭衣對染料的吸附率分別達到99．22 ％和99．03 ％。周殷等［18］考察了柚子皮對水溶液中亞甲基藍（MB）的吸附性能和吸附機理。結果顯示：在30 ℃下、pH 為8時的最大吸附量為169．49 mg/g，符合Langmuir方程。王格慧等［19］采用甲醛和環氧氯丙烷交聯后的馬尾松樹皮吸附陽離子型染料堿性桃紅，發現對染料的吸附容量達到95 mg/g 和94 mg/g。Mittal 等［20］采用大豆渣對孔雀石綠進行吸附，結果表明吸附性能良好。
2 小結
農林廢棄物產量巨大，具有可再生性，是一種重要的生物資源。將農林廢棄物用于處理印染廢水，不僅能降低廢水對環境的污染，而且能夠充分利用可再生資源，達到以廢治廢循環經濟的處理模式，還為農林廢棄物的綜合利用提供了新途徑。但同時也存在著不少問題：（1）農林廢棄物處理廢水的研究還處于實驗階段，主要停留在影響因素的探討上；（2）農林廢棄物的種類繁多，收集分類難以實現工業化；（3）農林廢棄物大多并不能直接應用，須經加工改性，而不同種類的改性要求條件又不同，因此也難以實現工業化。縱觀以上的研究結果與存在問題，筆者認為相關學者應加快農林廢棄物用于廢水處理的理論研究，盡量克服應用中存在的問題，早日將農林廢棄物應用于廢水處理，實現工業化生產。
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