鱼鳞生物吸附剂在制革废水染料去除中的应用与机制研究

本研究针对制革废水染料污染难题，创新性采用Labeo rohita鱼鳞生物吸附剂，通过FTIR、SEM、EDS表征及Freundlich/Langmuir模型分析，实现81.8%染料去除率，同步降低COD(90.1%)和BOD(69.7%)，为生物质废物资源化与工业废水处理提供可持续解决方案。

　　

论文解读

研究背景

制革工业每年产生35-40立方米含染料废水/吨原料，其中30%污染物来自染色工序。染料分子含芳香族化合物，具有致癌性且阻碍水体光合作用，传统处理方法如膜过滤、氧化法存在成本高、技术复杂等缺陷。鱼鳞作为渔业废弃物年产量达3.86×10⁵
吨（孟加拉国），其表面丰富的羟基和孔隙结构为染料吸附提供新思路。

技术方法

研究团队采用Labeo rohita鱼鳞经NaCl清洗、烘干粉碎制备生物吸附剂（0.50 mm），通过扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、能谱分析（EDS）表征材料特性，结合pH_pzc
测定优化吸附条件。采用批次吸附实验评估剂量（0.40-2.20 g/50 mL）、搅拌时间（15-40 min）、沉降时间（2-30 h）、温度（20-50°C）对染料（Beige AC/Brown DK/Brown MGN混合体系）去除的影响，并运用伪二级动力学（PSO）和Freundlich等温模型解析机制。

研究结果

3.1 生物吸附剂剂量效应
2.00 g/50 mL剂量实现77.7±1.2%去除率，过量吸附剂（2.20 g）因孔隙堵塞导致效率下降至71.4±1.3%。

3.2 搅拌时间优化
25分钟搅拌使染料与吸附剂充分接触，去除率达77.8±1.7%，延长至40分钟因静电排斥降至44.1±1.8%。

3.5 材料表征
FTIR显示吸附后C=O键（1653 cm^-1
）和O-H键（3421 cm^-1
）峰位移，证实染料与官能团结合；SEM显示吸附后表面孔隙被染料覆盖；EDS检测到吸附后Cr元素出现，表明络合作用。

3.6 吸附模型
Freundlich模型（R²
=0.93）优于Langmuir模型，异质性因子n=1.6592提示多分子层物理吸附；PSO动力学（R²
=0.94）表明化学吸附主导。

3.8 处理效能
优化条件下TDS、COD、BOD分别降低69.7%、90.1%、39.8%，但出水COD（18457 mg/L）仍高于排放标准（400 mg/L）。

结论与意义

该研究首次证实鱼鳞生物吸附剂对真实制革废水的处理潜力，通过pH_pzc
调控（7.9）实现静电吸附，Freundlich模型指导的工艺优化为生物质废物-废水协同治理提供范例。尽管出水指标未完全达标，但81.8%染料去除率与90.1%COD削减凸显其在循环经济中的价值，未来需结合氧化工艺进一步优化。论文发表于《Next Sustainability》，为发展中国家低成本废水处理提供新策略。