脱脂南瓜籽提取物与传统混凝剂在水及废水处理中可持续降浊效果的比较分析

本研究针对水处理过程中传统合成混凝剂的环境与经济成本问题，探索了脱脂南瓜籽提取物作为绿色替代方案的可行性。研究人员通过优化剂量（5.5% v/v）、pH（7.38）和慢混时间（10分钟），在合成浊水中实现96.87%的浊度去除率，工业废水处理中达79.4%。与明矾（Alum）、聚乙烯醇（PVA）和甲壳素（Chitin）的对比实验表明，南瓜籽提取物可减少25%的明矾用量，兼具成本效益（5.5–16.5 USD/m3）与生态可持续性，为RO膜前预处理提供了创新解决方案。

　　

在全球水资源短缺与工业废水处理需求激增的背景下，传统水处理技术面临严峻挑战。其中，高浊度水体不仅威胁饮用水安全，还会堵塞精密的反向渗透（RO）膜设备，而常规化学混凝剂如明矾（Alum）虽有效，却存在金属残留、污泥难降解等问题。这催生了对植物基替代材料的探索——南瓜籽因其丰富的蛋白质（32%）和生物活性成分（酚类10 mg GAE/g），成为科学家眼中的“绿色混凝明星”。

近期发表于《Cleaner Water》的研究中，来自约旦Tafila Technical University的团队创新性地采用脱脂南瓜籽提取物，系统评估了其在合成浊水与工业废水中的表现。研究人员通过乙醇脱脂、超声辅助提取制备活性成分，采用标准瓶罐试验（Jar test）优化参数，并结合傅里叶变换红外光谱（FTIR）等表征技术解析作用机制。

3.1. 南瓜籽特性

成分分析显示，脱脂后的南瓜籽富含蛋白质（32.2%）和游离氨基酸（20.3 mg/g），其阳离子特性可通过电荷中和作用 destabilize（破坏稳定性）带负电的黏土颗粒。酚类物质（10.2 mg GAE/g）则通过分子桥联促进絮凝，而低灰分（5.4%）特性减少了无机残留。

3.2. 合成浊水样本

在6150 NTU的高浊度水中，5.5% v/v剂量、pH 7.38和40°C条件下实现96.87%去除率。温度升高降低水粘度，加速蛋白分子展开暴露结合位点；而10分钟慢混时间（40 rpm）是絮体生长的“黄金窗口”，过久会导致絮体破碎。与Alum（98.76%）、PVA（94.15%）和Chitin（97.35%）相比，南瓜籽提取物与之联用可减少25%化学药剂用量，如Alum-南瓜籽组合在3% v/v剂量下仍保持98.68%效率。

3.3. 工业废水样本

针对阿拉伯钾肥公司的实际废水（31 NTU），1.5% v/v剂量和pH 6.05时去除率达79.4%。尽管效率低于合成水，但显著降低处理成本（1.5–4.5 USD/m3），且适应复杂污染物基质。

3.5. 成本效益评估

南瓜籽提取物处理成本（5.5–16.5 USD/m3）仅为Chitin（120–200 USD/m3）的1/10，且污泥可生物降解。相比之下，Alum虽效率略高（98.76%），但会产生含铝废弃物，后续处置成本倍增。

这项研究颠覆了传统水处理依赖化学试剂的范式，证明农业废弃物衍生的南瓜籽提取物可通过三重机制——电荷中和、蛋白桥联和酚类吸附——实现高效降浊。其意义不仅在于96.87%的实验室数据，更开创了“以废治废”的循环经济模式：每吨南瓜籽油生产的残渣可处理约200m3废水。未来研究可进一步探索提取物对重金属/有机物的协同去除，推动其在分散式水处理中的应用。