香樟葉對印染廢水處理的可行性研究

郭耀(南昌大學建筑工程學院，江西 南昌 330031)

印染行業是典型的高耗水產業每年需消耗近億噸的工藝用軟化水。印染廢水來源及污染物成分十分復雜，主要含有染料、料漿、染色助劑及纖維雜質、油劑、酸、堿及無機鹽等，而且具有排放量大、色度高、堿度大、生物難降解物多及多變化的特點，被公認為是最難治理的主要有害廢水之一,直接排放對人類健康和生存環境帶來極大危害，甚至導致水體生態系統的破壞。染料廢水中含多種具有生物毒性或三致性能的有機物，可能造成水生生物群落的毀壞。[1]染料的降解產物多為聯苯胺等一些致癌的芳香類化合物。因此，印染廢水的有效治理對人類健康和環境保護都有著重要的積極意義。

利用天然植物材料作為吸附劑來對印染廢水進行處理，其具有廉價、高效、因地制宜等優點。以南昌為例，城市落葉主要采用焚燒或掩埋的低效、非環保手段，并沒有對其價值充分利用，反而會造成大氣污染。若將香樟葉作為吸附劑進行利用，一方面可以降低印染廢水處理的成本，另一方面也一定程度上避免了大氣污染。在倡導科學發展、生態文明理念的背景下，利用落葉作為吸附劑處理廢水具有廣闊的發展前景。

1 印染廢水常用吸附方法

活性炭是最早應用也是迄今為止最優良的脫色吸附劑，通常由木材、秸稈等含碳物質經高溫碳化和活化而得到。活性炭主要是由碳元素組成碳六環的堆積，由于排列不規律性的碳六環使活性炭具有多微孔及比表面積大的特征，使之成為應用最早也是迄今為止最為優良的吸附材料。[2]采用活性炭可以有效去除廢水中的活性染料、堿性染料、偶氮染料。活性炭對多種染料具有良好的吸附性能，尤其對溶解性的有機物具有優良的吸附效果。

樹脂吸附劑是在甲苯等有機溶劑存在下，由苯乙烯和二乙烯苯等單體通過懸浮共聚法制得的魚籽樣的小圓球。近年來，隨著離子交換樹脂、吸附樹脂和復合功能樹脂結構的成功改良，樹脂吸附法在化工廢水的治理與資源化過程中起到了重要的作用。[3]在染料廢水處理方面，有研究專家針對染料廢水合成了具有不同物理化學特性的樹脂，在對印染廢水的處理中取得了較好的效果。

這些常用的吸附方法在對印染廢水處理中都具有明顯的吸附效果，但共同點就是都具有較高的成本。而且活性炭吸附脫色技術不適合印染廢水一級處理，只能用于深度脫色處理，活性再生困難。[4]對于一些中小企業來說，他們很可能不愿意花費這些資金來處理廢水，只會對廢水進行簡單的處理，將大量的廢水不完全處理排到河中，由于這些染料不易分解，將會嚴重影響環境。

2 香樟葉吸附的說明

2.1 研究香樟葉吸附的意義

在南昌，香樟樹是道路主干道上、公園和學校的主要綠化樹木。與其他常見的綠化樹木不同，香樟樹實在春季落葉，大量樹葉落在街上，多作為廢棄物焚燒掉，很少應用于工業中。

在現有的對香樟葉的研究中，大多都考慮其的藥用價值，但是對于香樟樹落葉的價值的相關研究幾乎為零。由于香樟樹在南昌數量眾多，根據相關調查，僅在南昌的行道樹中，樟樹占69%以上。則在春季時，也將會有相當大數量的落葉。通過對香樟葉進行加工，解決印染廠污水凈化問題，同時解決樹葉垃圾影響市容的問題。一方面可以解決環境污染問題，另一方面也可以取得可觀的經濟效益。

2.2 香樟葉的吸附機理

香樟樹葉和其它植物材料一樣，富含木質素、纖維素、半纖維素和硅等成分以及羧基、羥基、氨基等官能團，它們能結合染料離子，使得吸附過程變為可能。一些學者曾采用植物落葉來去除溶液中的重金屬離子，但是，采用香樟樹葉作為吸附劑去處染料廢水的報道并不多，因此可以考慮用香樟樹葉作為廉價吸附劑，用于去除水體中的染料。

在香樟葉的成分中，木質素、纖維素和半纖維素的含量占大多數，同時也是發揮吸附作用的主力軍。

木質素是構成植物細胞壁的成分之一，具有使細胞相連的作用。木質素是由松柏醇、芥子醇、對-香豆醇3種基本類型的苯丙烷單體結構單元，通過各種無規則交聯而產生的一類三維空間結構的大分子高聚物。[5]由于木質素分子結構單元中存在著芳香基、酚羥基、醇羥基、羰基、甲氧基、羧基、共軛雙鍵等眾多活性基團，使其對某些金屬離子、染料等具有潛在的吸附能力。[6]

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖，維素是世界上最豐富的天然有機物，占植物界碳含量的50%以上。由于纖維素是一種纖維狀多毛細管的立體規整性高分子聚合物，具有多孔和比表面積大的特性，且分子內含有許多親水性羥基，因此對有機小分子及重金屬離子具有一定的吸附性能。[7]

半纖維素是一類物質的總稱，它是由D-木糖、L一阿拉伯糖等多種類型的五碳糖和六碳糖構成的異質多聚體。半纖維素的化學結構具有獨特性，一般具有分枝與無定形構成的多種不同單糖和諸如羥基、甲氧基、羧基等不同的官能團。[8]因此其對某些無機金屬離子、有機化合物等也具有潛在的吸附能力。

3 機理的可行性驗證

3.1 實驗原理

本實驗用印染廠常用染料亞甲基藍作為吸附質，對香樟葉的吸附情況進行探究。共進行兩部實驗：

第一步，取不同質量質量的制備好的香樟葉，分別置于已加入相同濃度的亞甲基藍溶液錐形瓶，振蕩一定時間后，測定吸附后溶液中的亞甲基藍濃度。分析可得出不同用量的香樟葉對一定濃度的亞甲基藍溶液的吸附情況。

第二步，取相同質量質量的制備好的香樟葉，分別置于已加入相同濃度的亞甲基藍溶液錐形瓶，進行振蕩，在不同時間點對溶液中的亞甲基藍濃度進行測定。分析可得出等量香樟葉在不同吸附時間對一定濃度的亞甲基藍溶液的吸附情況。

事業單位與一般企業有著較大的區別，事業單位在財務管理工作的重點上，更加側重于增強財務管理的規范性制度性，提升各項財政資金的使用效益，因而對于財務管理有著更高的要求。改進財務管理，其重要意義主要體現在以下幾方面：

實驗中吸附量q、去除率p分別按下式計算：

其中，q為每克香樟葉吸附劑吸附亞甲基藍的吸附量(mg?g-1)；c0為亞甲基藍初始濃度(mg?L-1)；ci為某測定時亞甲基藍濃度(mg?L-1)；V為溶液體積(mL)；m為香樟葉吸附劑的質量(g)；p為染料去除率(%)。[9]

3.2 實驗設計

3.2.1 實驗器材

香樟葉、蒸餾水、70mg?L-1的亞甲基藍、500mL錐形瓶×5、滴管、天平、玻璃棒、藥匙、燒杯、量筒、亞甲基藍、恒溫振蕩器、離心機等。所用試劑均為分析純。

3.2.2 香樟吸附劑的制備

香樟葉用清水清洗數次，除去灰塵和溶于水的物質，香樟葉用蒸餾水洗若干次直至洗出液無顏色為止,放于烘箱中在不高于60℃下烘干。將烘干后的香樟葉用研缽研磨，然后用篩子篩取合適的顆粒。最后，將得到的香樟葉顆粒保存在一個干燥器中直到使用。[10-11]

3.2.3 實驗步驟

實驗一：香樟葉顆粒用量對吸附的影響探究

取5份70mg?L-1的亞甲基藍溶液各200mL，分別加入5個已編號的錐形瓶中。同時向5個錐形瓶中分別加入0.2g、0.4g、0.6g、0.8g、1.0g的香樟葉顆粒。然后在恒溫振蕩器中振蕩60min鐘（調至25攝氏度）。振蕩完畢后取出錐形瓶，測量吸附后飛亞甲基藍溶液的濃度。記錄數據并畫出坐標圖進行分析。

實驗二：吸附時間對香樟葉顆粒吸附的影響探究

取3份70mg?L-1的亞甲基藍溶液各200mL，分別加入5個已編號的錐形瓶中。同時向3個錐形瓶中各加入0.4g香樟葉顆粒。將錐形瓶放入恒溫振蕩器中，調至25攝氏度。選取一些不同的時間點用紫外吸收分光光度計測量亞甲基藍溶液的濃度。記錄數據并畫出坐標圖進行分析。[10-13]

3.3 結果分析

3.3.1 香樟葉顆粒用量對吸附的影響探究結果分析

由實驗數據繪制坐標圖如下：

圖1 香樟葉顆粒用量對亞甲基藍吸附的影響

圖1為香樟葉顆粒用量對亞甲基藍吸附的影響。由圖1可以看出，隨著香樟葉顆粒用量m的增加,吸附率有69%左右上升到92%左右，這可以說明香樟葉顆粒用量越大，在60min達到的吸附率越高，則相應的吸附速度越快；這是由于香樟葉顆粒用量越多，吸附表面積越大，活性位點越多，故吸附速度越快。但是，每克香樟葉吸附劑吸附亞甲基藍的吸附量q卻隨著香樟葉顆粒用量m的增加而由48mg?g-1左右降至13mg?g-1左右，則表明香樟葉顆粒用量越大，在60min時，香樟葉吸附劑單位吸附量越小。

因此，綜合考慮吸附效率個單位吸附量，在香樟葉顆粒用量為0.4g時效果較佳。即香樟葉顆粒吸附劑濃度為2mg?L-1時，效果較佳。

3.3.2 吸附時間對香樟葉顆粒吸附的影響探究結果分析

由實驗數據繪制坐標圖如下：

圖2 吸附時間對香樟葉顆粒吸附亞甲基藍溶液的影響

圖2為吸附時間對香樟葉顆粒吸附亞甲基藍溶液的影響。由圖2可以看出，香樟葉對亞甲基藍的吸附可分為兩個階段。其中前60min為快速吸附階段，而60min以后為慢速吸附階段。吸附作用剛開始，香樟葉對亞甲基藍吸附速度很快，60 min時吸附基本達到平衡，香樟葉的單位吸附量為30.3mg?g-1，吸附率約為85%；在慢速吸附階段，從60min開始到240min時，單位吸附量僅增加到33.4 mg?L-1左右，吸附率增加到95.5%左右。

因此，綜合考慮吸附量、吸附效率和吸附時間，吸附時間控制在60min-120min較為合適，此時吸附量和吸附效率已經較高。

4 結語

如何經濟高效地去除印染廢水中的染料，對凈化水資源和護水環境具有重要意義。對生物吸附法的探尋以及相關機理的研究，是今后努力的方向和目標。本文從印染廢水處理的意義以及常用吸附方法入手，通過對香樟葉對亞甲基藍的吸附進行探究，實驗分析得出香樟葉對亞甲基藍具有較好的吸附能力，是較為理想的生物吸附劑。本實驗的進行為以后香樟葉應用于實際的廢水中染料的去除提供理論數據參考。由于知識和器材的局限，本論文對香樟葉吸附亞甲基藍的研究還不夠全面，而且對香樟葉去除其它染料以及水中其他污染物都沒有提及，對香樟葉吸附更深層次的研究和探討仍需努力。

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