馬志豪，陳平，葛聰，王圣康，楊曉雪

果皮在水處理中應用的研究進展

馬志豪，陳平，葛聰，王圣康，楊曉雪

（東北石油大學， 黑龍江 大慶 163318）

大量的消費水果，必然會產(chǎn)生大量的果皮廢棄物，如果處理不得當，就會對環(huán)境產(chǎn)生危害。從廢棄物資源化角度，闡述了廢棄果皮的利用情況。果皮表面具有很多官能團和纖維素，可以用來作吸附劑，制備活性炭和混凝劑，用于水污染治理，從而達到以廢治廢的目的。

吸附劑；活性炭；混凝劑；改性

我國是水果種植生產(chǎn)大國，也是水果消費大國，每年都會產(chǎn)生大量的果皮垃圾，如果不能得到及時有效處理，勢必對環(huán)境產(chǎn)生嚴重危害。很多水果果皮表面具有特殊結(jié)構(gòu)，可以對其進行資源化處理，既減輕了環(huán)境污染，又可以變廢為寶。本文闡述了幾種常見果皮在水處理中的應用情況，為果皮資源化指明方向，為水處理行業(yè)節(jié)能降耗提出了建議。

1 改性吸附劑

很多果皮表面含有羥基、氨基、羧基等官能團，經(jīng)過改性處理后可以大量吸附水中的金屬離子，實現(xiàn)金屬廢水的無害化處理。楊水蓮等通過將不同果皮制成吸附劑，測定不同果皮對一定濃度的含Cr（Ⅵ）廢水的吸附量和吸附率值，結(jié)果表明實驗中所用的果皮火龍果皮、柑橘皮、香蕉皮、 柚子皮、檸檬皮及橙子皮均有吸附功能，且吸附效果較好，吸附率火龍果（99%）＞橙子皮 = 柑橘皮（98%）＞ 檸檬皮 = 柚子皮 = 香蕉皮（96%）[1]。姜靈彥等采用冰醋酸－Ca（OH）2制備了新型活化橘子皮生物吸附劑HCOP，研究HCOP吸附 Co2＋、Ni2＋的影響因素，結(jié)果表明，對Co2＋、Ni2＋的最大吸附量分別為 44.58、52.47 mg/g[2]。李伊光等以改性山核桃外果皮為吸附劑，考察pH值、吸附劑用量、溫度等對孔雀石綠（MG） 吸附性能的影響及吸附動力學、熱力學性質(zhì)，結(jié)果表明，在改性山核桃外果皮用量為1.0 g/L、初始孔雀石綠濃度50 mg/L、吸附溫度298 K、吸附時間360 min及保持溶液原始pH值條件下，MG去除率可達 99.09%[3]。徐錚等利用巰基乙酸方法對蘋果皮、柚子皮進行改性處理，對改性后的蘋果皮和柚子皮吸附六價鉻溶液的吸附性能進行比較，結(jié)果表明，溫度、吸附質(zhì)濃度對吸附劑的吸附效果影響明顯[4]。宋瑩瑩等以香蕉皮為原料，脫色后通過3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨改性制備新型香蕉皮生物吸附劑，對Cr（Ⅵ）的吸附量隨溶液中金屬離子濃度的增加而增加，Cr（Ⅵ）的最大吸附量為58.82mg/g[5]。薛美香等通過異丙醇對柚皮進行改性，用于吸附水中的銅離子，結(jié)果表明：當pH為6.0，改性柚皮粉用量為8 g/L，吸附時間為50 min時，Cu2+的去除率達90%以上[6]。白春等以不同方式干燥的香蕉皮為吸附材料，對重金屬六價鉻（Cr6+）進行吸附研究，分別從溫度、pH、吸附時間、初始濃度、吸附劑的使用量等因素來探討對六價鉻吸附的影響，結(jié)果表明，六價鉻離子最佳濃度為20 μg/mL、最佳投料量為0.200 g、最佳 pH 為4、最佳吸附溫度為45 ℃、最佳吸附時間為55 min，在此條件下，吸附性能冷凍-普通香蕉皮>非冷凍普通干燥香蕉皮>冷凍干燥香蕉皮[7]。胡巧開等以改性香蕉皮為吸附劑，對酸性品紅模擬印染廢水進行吸附脫色處理，實驗結(jié)果表明，香蕉皮的最佳改性劑為硫酸，最佳改性條件為2 mol/L硫酸、硫酸與香蕉皮液固比3∶1、改性時間為30 min；改性后的香蕉皮吸附酸性品紅廢水，其最佳吸附條件為：100 mL初始質(zhì)量濃度為30 mg/L的酸性品紅溶液，吸附劑用量為0.5 g、攪拌速度100 r/min、吸附2 h，此時酸性品紅廢水的脫色率達到 77.12%[8]。張建會等以柚子皮為原材料，采用氯化鋅和檸檬酸對其進行改性，研究了柚子皮改性前后對重金屬離子的吸附的性能，實驗表明，柚子皮含有大量的O-H、C-H、C=O等官能團，且對重金屬離子吸附具有選擇性[9]。張欣等對火龍果皮處理含鉻廢水進行了研究，通過單因素實驗，研究了吸附時間、溶液的pH值、溶液Cr（VI）初始濃度、溶液溫度、吸附劑用量對吸附性能的影響。通過正交實驗得出最優(yōu)條件為：Cr（VI）初始濃度0.004 mol/L、吸附劑用量0.10 g/mL、pH值為2和吸附時間為2 h，廢水中Cr（VI）的去除率可達97.92%[10]。毛艷麗等以粗柚子皮為吸附劑原材料，以草酸為改性劑制備出了改性柚子皮吸附劑，采用批量實驗研究了改性吸附劑對水中Cd（Ⅱ）吸附的影響因素，結(jié)果表明，在溶液初始pH為5.0、吸附劑投加量5 g/L、Cd（Ⅱ）初始濃度為50 mg/L條件下，吸附劑對Cd（Ⅱ）的吸附平衡時間為120 min，其吸附率可維持在95.63%以上[11]。劉攀等以堿化香蕉皮吸附劑去除溶液中的 Pb2+，考察了NaOH濃度和堿化時間對堿化效果的影響，探討了吸附劑粒徑、時間、pH、吸附劑用量、Pb2+初始濃度及溫度等對吸附性能的影響，結(jié)果表明，NaOH濃度為0.5 mol/L，堿化時間為8 h時制備的堿化香蕉皮吸附性能較佳，當吸附劑粒徑60目，時間8 h，pH為5，吸附劑用量1.0 g，Pb2+初始濃度500 mg/L及溫度為20 ℃時的吸附率可達74.5%[12]。甘林火等以香蕉皮為原料，考察3種干燥法（自然干燥、烘箱干燥和微波干燥）對制備香蕉皮粉的影響，并測定其對羅丹明B的吸附性能，結(jié)果表明，采用微波干燥法，在功率800 W的條件下僅需4 min即成功制備出高脫水率（90%）、易研磨且外觀和結(jié)構(gòu)保持較好的香蕉皮粉；香蕉皮粉對羅丹明B具有良好的吸附性能，其吸附量（>110 mg/g）高于多數(shù)生物吸附劑的吸附量；香蕉皮粉結(jié)構(gòu)中羧基和羥基等官能團促進了羅丹明B的吸附[13]。平巍等以香蕉皮為原料，制備改性吸附材料，改性較佳工藝條件為NaOH濃度為0.25 mol/L，改性時間為30 min，在此條件下香蕉皮改性后，對水中Cd2+的理論飽和吸附量由37.61 mg/g提高到87.15 mg/g，平衡時間由60 min短到45 min[14]。經(jīng)過不同方法的改性，都能夠較好的提高果皮的吸附能夠力。

2 制備活性炭

很多果皮表面含有大量的纖維素、半纖維素，經(jīng)過炭化后形成性能良好的活性炭吸附劑。李本盛等以柚皮為材料，提取柚皮苷后殘渣制備柚皮基活性炭吸附水中Cu2+，結(jié)果表明對Cu2+的去除率達到94.47%，最大吸附容量7.09 mg/g[15]。王麗等用香蕉皮制備高比表面活性炭研究其對含Cr（Ⅵ）廢水的去除效果，結(jié)果表明，改性香蕉皮制備的高比表面活性炭對Cr（Ⅵ）有很好的吸附作用，去除率達到了95.2%[16]。劉曉紅等以核桃果皮基活性炭為吸附劑，研究其對苯酚吸附的熱力學性質(zhì)，研究表明，核桃果皮基活性炭能高效、快速地吸附去除苯酚，是一種有應用前景的凈水材料[17]。龐婭等以農(nóng)業(yè)廢棄物香蕉皮做為原材料，在高溫下炭化，并通過化學改性方式制備生物炭，制備的生物炭比表面積高，吸附容量大，吸附速率快，具備催化活性[18]。朱敏聰?shù)扔描肿悠樵现苽浠钚蕴?，對亞甲基藍染料廢水的吸附行為遵循準二級反應速率方程所描述的規(guī)律，解決了福建漳州地區(qū)柚子皮農(nóng)林廢物處理處置問題[19]。周添紅等用農(nóng)業(yè)廢棄柚子皮為載體，制備成疏松的柚子皮基磁性多孔碳材料，對羅丹明B廢水的催化降解性能良好，6 min內(nèi)對羅丹明B的降解率達到97.59%，易于從廢水中分離回收循環(huán)利用，且重復使用性能穩(wěn)定[20]。

3 制備混凝劑

陸寧寧采用香蕉皮制備混凝劑，主要針對腐殖酸模擬水，考察香蕉皮類混凝劑的投藥量、原水pH值、原水濁度、原水色度對濁度、色度去除效果的影響。結(jié)果表明在較佳投藥量下，除濁率可分別達到92.3%、97%[21]。簡海龍以香蕉皮和橘子皮為原材料，通過正交實驗研發(fā)了一種混雜水果皮混凝劑，考察混雜水果皮混凝劑處理腐殖酸模擬水時的投藥量、原水pH、沉降時間、原水濁度、原水色度、原水溫度對混凝效果的影響，結(jié)果表明，在較佳投量下的除濁率和除色率分別為95.6%和88.1%[22]。

4 結(jié)束語

果皮表面具有特殊結(jié)構(gòu)，既可以直接作為吸附劑使用，也可以制備活性炭和混凝劑，對水中污染物質(zhì)具有良好去除效果，從環(huán)保角度來看，果皮資源化利用既治理了污染水體，同時減輕了果皮本身對環(huán)境的危害，只要不斷深入研究，必定會在更多領(lǐng)域發(fā)揮作用。

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Research Progress in Application of Pericarp in Wastewater Treatment

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（Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318,China）

A large number of fruit consumption will inevitably produce a large number of peel waste, if not handled properly, it will cause harm to the environment. From the perspective of waste recycling, the utilization of waste peel was described. There are many functional groups and cellulose in the peel, so it can be used as adsorbent to prepare activated carbon and coagulant for the treatment of wastewater pollution.

adsorbent; activated carbon; coagulant; modification

黑龍江省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，項目號20180220053。

2020-03-16

馬志豪（1997-），男，安徽省巢湖市人，研究方向：工業(yè)廢水處理。

陳平（1979-），男，滿族，副教授，碩士，研究方向：油田及工業(yè)廢水處理。

TQ 424

A

1004-0935（2020）04-0380-03