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去除染料废水中亚甲基蓝的改性秸秆制备及性能研究

文档作者：何思敏１ ,厉益利１ ,邵波１ ,戚高晟２文档来源：１.浙江树人大学生物与环境工程学院２.浙江水利水电学院		点击数：	更新时间： 2025年08月29日
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第３０ 卷 第4 期
２０１８ 年８ 月
浙江水利水电学院学报
Ｊ.Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖ ｏｆ Ｗａｔ.Ｒｅｓ ＆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗ. ＶｏＡｌ.ｕ３ｇ０. ２０Ｎ１８ｏ.4
ＤＯＩ： １０.３９６９／ｊ.ｉｓｓｎ.２０９５-７０９２.２０１８.０4.０１２
去除染料废水中亚甲基蓝的改性秸秆制备及性能研究
何思敏１ ,厉益利１ ,邵 波１ ,戚高晟２
（１.浙江树人大学生物与环境工程学院,浙江杭州 ３１００１５；２.浙江水利水电学院水利与环境工程学院,浙江杭州 ３１００１８）
摘 要：将秸秆纤维利用氢氧化钠和硝酸以及微波加热进行预处理,配置１０ ｍｇ／L 的亚甲基蓝染料作为废水,从
ｐH、温度、时间、投加量4 个变量对亚甲基蓝废水去除率影响的研究.结果表明：降解１００ ｍL 浓度为１０ｍｇ／L 的亚甲
基蓝染料废水,在温度为２５ ℃,ｐH 为８,时间为９０ ｍｉｎ,投加量为５００ ｍｇ 时,吸附效果最佳.
关键词：改性纤维；亚甲基蓝；吸附；去除率；染料废水
中图分类号：X７０５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８ -５３６X（２０１８）０4-００５５-０4
Preparation and Properties of Modified Straw for Removing
Methylene Blue from Dye Wastewater
HＥ Ｓｉ-ｍｉｎ１ , LＩ Ｙｉ-ｌｉ１ , ＳHＡＯ Ｂｏ１ , ＱＩ Ｇａｏ-ｓｈｅｎｇ２
（１.Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ , Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｓｈｕｒｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ, Hａｎｇｚｈｏｕ
３１００１５, Ｃｈｉｎａ； ２.Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Hｙｄｒａｕｌｉｃ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ , Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ, Hａｎｇｚｈｏｕ ３１００１８, Ｃｈｉｎａ）
Abstract：Ｔｈｅ ｓｔｒａｗ ｆｉｂｅｒ ｗａｓ ｐｒｅｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ , ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ, ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ
ｄｙｅ ｏｆ １０ｍｇ／ｌ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ａｎｄ ｔｅｓｔｅｄ .Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｏｕｒ ｖａｒｉａｂｌｅｓ, ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐH, ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ, ｄｏｓａｇｅ ａｎｄ
ｔｉｍｅ, ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ .Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ｄｙｅ
ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ １００ｍｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ １０ｍｇ／ｌ ｈａｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｔ ２５ ℃, ｔｈｅ ｐH ａｔ ８,
ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｆｏｒ ９０ ｍｉｎｕｔｅｓ, ａｎｄ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ａｓ ５００ ｍｇ.
Key words：ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｆｉｂｅｒ； ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ； ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ； ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ； ｄｙｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
收稿日期：２０１７-１２-２６
基金项目：浙江省自然科学基金资助项目（ LＹ１７Ｄ０３０００１）；
２０１７ 年国家级大学生创新创业训练计划项目（２０１７１１4８１００２、
２０１７１１4８１００６）；２０１７ 年浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人
才计划项目（２０１７Ｒ4３4００３、２０１７Ｒ4３4０１２）
作者简介：何思敏（１９９６ -）,女,浙江湖州人,研究方向为工业
废水处理.
0 引 言
染料废水通常是指带有显色基团和极性基团
的芳烃和杂环化合物,早在２０１０ 年,我国染料产量
就已经占到世界染料总产量的６０％,达到约７５.６
万ｔ,居世界首位.同时,染料行业属于会产生高污
染,高能耗的产业.据测算［１］ ,我国每生产１ ｔ 染料,
大约排放废水７44 ｍ３.在平时生产和使用过程中约
有１０％ ～２０％染料释放到水体中［２］ .按２０１０ 年我
国染料生产总量计算,将有７ 万ｔ ～１５ 万ｔ 染料随着
废水排入水体环境,而染料进入水体系统就意味着
会对水生植物、生物造成大量的危害,部分含氮、磷
的染料废水还有可能会使水体产生富营养化的情
况,造成水中供氧量下降,水体鱼类大量死亡,影响
人体健康.我国使用多种化学剂对染料废水进行降
解去除,但是化学药剂往往会造成二次污染,有残
留等危害［３ -５］ .
纤维主要由纤维素、半纤维素、木质素组成［６］ .
纤维的吸附性好,接触面积较大,有丰富的官能团,
其中秸秆纤维是具有丰富来源且价格低廉的天然
高分子材料,它具有良好的生物降解性［７］ .我国对
秸秆的利用范围较低一般用于饲料和造纸,处理方
万方数据
法多为焚烧和掩埋,但其实,从资源节约和利用的
角度来讲是不太合理的,这样做不仅浪费资源,还
会污染环境［８］ .对纤维进行化学和物理处理后用作
吸附剂是非常好的资源利用.对纤维改性可以运用
碱洗、酸洗、微波辐射等方法,其中微波辐射方法洁
净、简单,能够快速去除纤维中的木质素,增大表面
粗糙度,有利于和所吸附物质进行接触.
吸附法以其能够选择性地富集某些化合物的
特性在废水处理领域有着特殊的地位,常用的吸附
剂有纤维、活性炭、树脂和其他一些吸附材料,国外
对吸附法处理染料废水进行了广泛而深入的研
究［９］.
秸秆纤维经过微波处理利用较大的比表面积
对亚甲基蓝的吸附率大大地增加,秸秆纤维的来源
丰富且利用率较高,有很好地发展前景.利用秸秆
纤维吸附染料的方法高效、便捷,是进行资源二次
利用的一种表现.
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
试剂：秸秆纤维（Ｐａｒｔ Ｎｏ：６０X０３０１３０）；亚甲基
蓝（中国华东师范大学化工厂上海）硝酸（浙江中星
化工试剂有限公司）；氢氧化钠（杭州萧山化学试剂
厂）.
仪器：紫外分光光度计（日本岛津ＵＶ -１２4）；
微波炉（格兰仕微波生活电器有限公司Ｐ７０Ｄ２０L -
ＤＥ（Ｗ０））；恒温振荡器（国华企业ＴHＺ -８２）；烘箱
（上海森信实验仪器有限公司ＤＧＧ -９１4０Ａ 型）；电
子天平（瑞士梅特勒公司）；ｐH 计（ＥＵＴＥＣH ＩＮＳＴＲＭＥＮＴＳ）；
分析天平（ＤHＡＤＳ ＣＡＶ１１4Ｃ）
1.2 实验步骤
１.２.１ 秸秆纤维预处理
将适量秸秆纤维置于烧杯中,配置一定量的
（能浸没秸秆纤维的量为准）１０％的氢氧化钠水溶
液,将秸秆纤维浸没氢氧化钠溶液中,在室温下搅
拌１０ ｍｉｎ 后将秸秆纤维取出,用去离子水洗至中
性,配置一定量的（能浸没秸秆纤维的量为准）１０％
硝酸溶液,将洗净的纤维浸泡在硝酸溶液中１ ｈ,用
去离子水洗至中性.将经过碱洗、酸洗后的秸秆纤
维用去离子水浸没, 放入微波炉中小火微波
１.５ ｍｉｎ,最后将经过微波处理的秸秆纤维用烘箱烘
干至恒重,将成品冷却后存放至干燥皿中.
１.２.２ 亚甲基蓝标线测定
亚甲基蓝溶液浓度测定时,用１ ｍL 移液管从
待测的亚甲基蓝溶液中取１ ～５０ ｍL 的比色管,并
加入去离子水至５０ ｍL 线,用紫外分光光度法测得
待测液的吸光度,以所测吸光值为Y 带入所得标线
即可得出５０ ｍL 比色管中亚甲基蓝的含量x,即待
测亚甲基蓝的浓度为x（ｍｇ／L）.采用分光光度法测
得亚甲基蓝含量在１ ～１０ ｍｇ／L 范围内的标线方
程：Y ＝０.０８4 ７x ＋０.０１６ ９（R２ ＝０.９９９ ３）
2 结果与讨论
2.1 ｐH 对亚甲基蓝染料去除率的影响
取７ 个三角烧瓶中加入１０ ｍｇ／L 的亚甲基蓝溶
液１００ ｍL,将亚甲基蓝溶液ｐH 分别调至１、３、５、７、
８、９、１１、１３,并投加５００ ｍｇ 秸秆纤维,在２５ ℃下振
荡１ ｈ.并设置空白与去离子水对照组,取上清液,
测得吸光度.
由图１ 可知使用秸秆纤维去除亚甲基蓝染料
时最佳ｐH 为８,去除率达到９９.３％,去除率在ｐH
＝１ ～７ 内波动较小；ｐH ＝８ 时上升至顶峰；ｐH ＝９ ～
１３ 有大幅度下降的趋势.从空白组的曲线来看,ｐH
＝１ 和ｐH ＝３ 亚甲基蓝的去除率为负值；ｐH ＝５ ～
１３ 有下降趋势,但波动不大,在ｐH ＝９ 时达到去除
率最大为１０.44％；ｐH ＝８ 时达到去除率最小为
６.１８％.去离子水空白组中,ｐH ＝１ ～１３ 中溶液震荡
后变浑浊,有去除率下降趋势；ｐH ＝１ ～７ 时去除率
为正值；ｐH８ ～１３ 时为负值；ｐH ＝７ 时为最小正值
０.１１％；ｐH ＝８ 时为最小负值-０.4５％；ｐH ＝１３ 时
达到最小为-６.０％.综上所述最后得ｐH ＝８ 时秸
秆纤维的去除率最高为９３.５７％.
图１ ｐH 对亚甲基蓝染料去除率的影响
５６ 浙江水利水电学院学报 第３０ 卷
万方数据
ｐH 下降,在酸性条件下,秸秆纤维的吸附率会
有所下降,亚甲基蓝染料在碱性条件下敏感度较
高,但是当ｐH 值过高时,会对秸秆纤维的结构产生
破坏影响,所以在弱碱性的情况下秸秆纤维对亚甲
基蓝的去除率最高.
2.2 温度对亚甲基蓝染料去除率的影响
向4 个三角烧瓶分别投加１０ ｍｇ／L 的亚甲基蓝
溶液１００ ｍｌ,调至ｐH ＝８.各加入５００ ｍｇ 秸秆纤维,
将4 个烧瓶逐一放入恒温振荡器中,分别设定温度
１５ ℃、２０ ℃、２５ ℃、３０ ℃,震荡１ ｈ.并设置空白与
去离子水对照组,测得吸光度.
图２ 温度对亚甲基蓝染料去除率的影响
由图２ 可知,秸秆纤维对亚甲基蓝的最佳去除
率是温度２５ ℃时,去除率达到９4.２4％.去除率有
随着温度升高呈现先上升后下降的趋势,在２５ ℃
达到顶峰.在亚甲基蓝空白组中,依旧呈现先升高
后下降的趋势,在２５ ℃下达到最高为６.２３％.在去
离子水空白组中随着温度的升高,去除率的负值越
大,溶液越浑浊,２５ ℃达到-０.4５％,３０ ℃达到
-０.６７％.综上所述温度对亚甲基蓝的去除率在
２５ ℃达到最高８８.4６％.
秸秆纤维在低温下吸附的速率会降低,随着温
度的升高会加速纤维的吸附,但温度过高时纤维会
产生脱吸,故在２５ ℃时产生最高亚甲基蓝去除率.
2.3 投加量对亚甲基蓝染料去除率的影响
向１１ 个三角烧瓶中分别加入１０ ｍｇ／L 的亚甲
基蓝溶液１００ ｍL,调至最佳ｐH ＝８,再分别投加
０ ｍｇ、１００ ｍｇ、２００ ｍｇ、３００ ｍｇ、4００ ｍｇ、５００ ｍｇ、
６００ ｍｇ、７００ ｍｇ、８００ ｍｇ、９００ ｍｇ、１ ０００ ｍｇ 秸秆纤
维,将烧瓶统一放入振荡器中,并设置空白与去离
子水对照组,在２５ ℃下,振荡１ ｈ,测得吸光度.
图３ 投加量对亚甲基蓝染料去除率的影响
由图３ 可以看出随着秸秆纤维的投加量增多,
亚甲基蓝染料的去除率呈逐渐上升趋势.从０ ～
4００ ｍｇ上升趋势较大；５００ ～１ ０００ ｍｇ 波动较小有细
微的上升趋势；到８００ ｍｇ 时,为顶峰,达到９００ ｍｇ,
１ ０００ ｍｇ 时无明显波动,说明亚甲基蓝染料基本去
除.此实验的亚甲基蓝空白对照去除率均为
６.１８％.去离子水空白组随着纤维投加量越大溶液
越浑浊,去除率下降,去除率有以负值增大的趋势,
到１ ０００ ｍｇ 时达到最大负值-4.００％.综上所述,
从实验可以看出投加１ ０００ ｍｇ 时的去除率最大
９５.０７％,但从现实以经济和环保的角度考虑,达到
５００ ｍｇ 后的去除趋势不大,故以５００ ｍｇ 为最佳投
加量,去除率９０.０９％.
秸秆纤维在一定的亚甲基蓝溶液中,量越大,
亚甲基蓝的去除率就越高, 速率也就越快, 在
８００ ｍｇ时将亚甲基蓝几乎去除完全,故在９００ ｍｇ,
１ ０００ ｍｇ时几乎没有波动.
2.4 吸附时间对亚甲基蓝染料去除率的影响
向８ 个三角烧瓶中加入１０ ｍｇ／L 的亚甲基蓝溶
液１００ ｍL,调节ｐH ＝８,投加量５００ ｍｇ 秸秆纤维,
温度２５ ℃,并设置空白与去离子水对照组,设定振
荡时间分别为１５ ｍｉｎ、３０ ｍｉｎ、4５ ｍｉｎ、６０ ｍｉｎ、
７５ ｍｉｎ、９０ ｍｉｎ、１０５ ｍｉｎ、１２０ ｍｉｎ,测得吸光度.
由图4 可以看出秸秆纤维对亚甲基蓝去除率
最佳时间为９０ ｍｉｎ,去除率为９７.２％.随着吸附时
间的增加,亚甲基蓝染料的去除率呈逐渐上升趋
势,而当达到９０ ｍｉｎ 时,为顶峰,达到１０５,１２０ ｍｉｎ
时无明显波动,甚至有些下降,说明当实验达到
第4 期 何思敏,等：去除染料废水中亚甲基蓝的改性秸秆制备及性能研究 ５７
万方数据
图4 吸附时间对亚甲基蓝染料去除率的影响
９０ ｍｉｎ时,亚甲基蓝染料基本去除.从亚甲基蓝的空
白组实验可以看出仅在０ ～３０ ｍｉｎ 之内有明显的上
升趋势,３０ ～１２０ ｍｉｎ 的去除率均在１２.０％左右波
动.去离子水的空白实验中,随着振荡时间的增加,
溶液浑浊,去除率以负值的形式增大,１２０ ｍｉｎ 时达
到最大值-4.１％.综上所述,从节约时间的角度考
虑,９０ ｍｉｎ 为最佳时间,去除率达到８７.８4％.
在一定投加量下,吸附时间越长,吸附的效果
越强,即去除率越高.本实验中,９０ ｍｉｎ 时达到
５００ ｍｇ秸秆纤维最大吸附量,而随着时间的加长,
纤维会产生脱吸现象,故会出现下降的情况.
3 结 语
本实验秸秆纤维经过氢氧化钠和硝酸以及微
波加热进行处理后,利用秸秆纤维的吸附性对亚甲
基蓝染料进行吸附处理,通过研究不同因素对亚甲
基蓝染料的去除率找出最佳的方案.最后实验结果
表明：当降解１００ ｍL 浓度为１０ ｍｇ／L 的亚甲基蓝染
料废水时,振荡时最佳温度为２５ ℃,最佳振荡时间
为９０ ｍｉｎ,亚甲基蓝染料最佳ｐH 为８,秸秆纤维最
佳投加量为５００ ｍｇ.
参考文献：
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