竹材、桉树与松木废弃料作为低成本木质纤维素生物吸附剂用于去除柠檬黄染料的研究及其环境应用价值

本研究创新性地利用竹材(BAM)、桉树(EUC)和松木(PIN)等未处理木质纤维素废弃料开发低成本生物吸附剂，通过系统表征（ATR-FTIR/XRD/SEM/pHpzc）和Box-Behnken实验设计优化，证实竹材对柠檬黄染料(TAR)吸附率高达96.2%，其过程符合伪一级动力学和Langmuir模型（qmax=13.40 mg g?1），为可持续废水处理提供了绿色解决方案。

　　

Highlight

The significant dye adsorption capacity of these in naturawastes without any chemical pretreatment highlights their promising potential for sustainable and low-cost wastewater treatment applications.

（这些未经任何化学预处理的天然废弃料所展现的显著染料吸附能力，突显了它们在可持续低成本废水处理应用中的巨大潜力。）

INTRODUCTION

日益增长的工业、农业和人口用水需求导致水资源被有毒化合物污染，对环境和人类健康构成风险[1,2]。目前全球废水染料排放限值尚未统一规范，通常由地方和国家环境法规管辖，这些法规普遍对人为源染料采取零容忍政策[3,4]。传统污染物去除方法包括...

Materials

竹材(BAM)、桉树(EUC)和松木(PIN)材料通过建筑木材废弃料捐赠获得，采集自巴西巴拉那州Umuarama市。废弃料经蒸馏水反复清洗至洗涤液无色后，于60°C烘箱中干燥24小时。生物吸附剂储存于干燥器内的棕色瓶中，避光防潮。实验试剂包括柠檬黄染料(TAR, E102; 三钠盐;5-氧代-1-(4-磺酸苯基)-4-[...

Physicochemical characterization

图1展示了BAM、EUC和PIN生物吸附剂的ATR-FTIR光谱。表2列出了各生物吸附剂的ATR-FTIR信号及其对应官能团归属。

在生物吸附剂中检测到纤维素、半纤维素和木质的典型官能团。每个谱带对应化学键振动：3300 cm^?1附近的谱带归属于O-H（羟基）键伸缩振动；2900 cm^?1附近为甲基和亚甲基基团伸缩振动；1740 cm^?1附近...

Reusability

如前所述，阴离子染料TAR的最佳吸附发生在酸性pH条件(～2.0)，此时生物吸附剂表面带净正电荷(pH < pH_pzc)。该条件通过强静电引力与染料带负电的磺酸基(SO₃?)结合，形成主要吸附机制。因此采用0.05 mol L^?1NaOH溶液进行再生，因为高pH值可通过静电排斥作用有效逆转该机制...

CONCLUSIONS

本研究证实了农业工业木质纤维素废弃料BAM、EUC和PIN作为可持续生物吸附剂去除水溶液中T染料的潜力。表征研究揭示了独特的理化特性（包括表面形态、结晶度和电荷），通过静电吸引、氢键作用和π-π相互作用等机制促进染料去除。在测试材料中，BAM展现出最高去除效率...