三苯甲烷类染料的吸附去除方法研究进展

张 琦 ， 张 建 ， 李小敏，2*

(1.伊犁师范大学 化学与环境科学学院 ， 新疆 伊宁 835000 ； 2.污染物化学与环境治理重点实验室 ， 新疆 伊宁 835000)

目前，染料是不可缺少的物质，在生活中的适用范围越来越广[1]。日常生活和其他工业生产中都可以产生大量的化学染料以及废水，其危害也不容小视，由于染料污水的不正确处理和排放，对生活环境造成极大的危害。染料废水中常常含有致癌性和强毒性有机物。这些有机物具有稳定的结构，很难通过微生物分解和通过空气中的氧气氧化分解[2-4]。因此如何消除染料中的有机物是保护环境面临的突出问题[5]。

1 三苯甲烷类染料介绍及其危害分析

三苯甲烷类染料是以三苯甲烷为母体结构的一种染料。由于产品色泽鲜艳，着色力相对较高，色谱的应用涉及范围也就更为广泛。根据三甲苯环上各个分子取代基的不同可以分为四类：①二氨基三苯甲烷类染料，比如C.I.碱性绿4(又被称为碱性孔雀绿)；②三氨基三苯甲烷类染料，比如C.I.碱性绿4(又被称为结晶紫)；③羟基三苯甲烷类染料，比如玫红酸；④酚酞染色系列的染料，比如酚酞。后两种染料对于纤维材料物质染色无利用价值，一般主要适用于分析化学中用做指示剂起指示作用。

三苯甲烷类染料按照适用对象及染料印染处理方法不同又可以分为以下两类：①酸性三苯甲烷类染料，分子一定要含有两个或者两个以上的酸性基团物质，主要可以作为一种适用于羊毛、皮革、蚕丝、锦纶等的颜色布料进行染色；②碱性三苯甲烷类染料，主要不适用于羊毛染料蚕丝、纸张、棉、腈纶等的染色，龙胆紫还可以作为消毒剂。

三苯甲烷类染料应用十分广泛，大量应用于纺织印染、钢铁锻造、矿产业、食品医药产业、造纸业、生物染色、化妆皮革等产业，具有十分重要的经济价值、科研价值和社会价值。同时，这类污染物的大量排放对人们的生产生活环境带来了巨大危害，染料会对生物细胞产生毒害、致癌、畸形和基因突变[6]。

2 三苯甲烷类染料的吸附去除

三苯甲烷类染料在生活中用途很广，酸性三苯甲烷类染料主要用于羊毛染色，碱性三苯甲烷类染料适应于纸张、棉的染色，还可以作为消毒剂。三苯甲烷类染料包括孔雀石绿、结晶紫等。三苯甲烷吸附方法有多种，下面以不同生物质原料吸附三苯甲烷做一概述。

2.1 核桃壳对三苯甲烷类染料的吸附

唐然肖等[7]以农业利用废料核桃壳经过研磨后制成的废物核桃粉粉末作为吸附剂，吸收处理农业废水中的农业染料。实验研究表明，该核桃壳粉末能有效地吸收处理在农业废水中的三苯甲烷类染料废水，这对发展更高效、成本更低的农业染料废水处理工艺技术很有利，有效地实现了核桃壳的有效利用[8]。

2.2 海带残渣对三苯甲烷类染料的吸附

中国环境科学中国学会利用长江海带的生物残渣，通过多种技术手段将残渣粉碎制作，混合成了生物吸附处理剂，将红色结晶紫和孔雀石绿蓝色染料中的废水作为吸附对象，进行大量综合试验。详细对比了处理时间、吸附剂加量、染料初始吸附浓度、反应溶液体系内部温度及反应溶液pH值等多种因素对生物吸附处理效果的直接影响。当新的海带结晶紫和孔雀石绿的浓度吸附残渣的浓度和质量之比分别达到一定比例时，增加了对旧有海带的浓度吸附率和残渣浓度去除率的量。海带的吸附植物碎屑残渣对带有绿色结晶紫和孔雀石绿的吸附染料进行吸附时，pH值越高，氧化浓度效果显得更好。

2.3 葡萄杆对三苯甲烷类染料的吸附

大量的葡萄杆因为无用而被焚烧或丢弃，不仅造成了资源的浪费，还污染了环境。采用葡萄杆做活性炭，不仅可解决自然资源的严重浪费，还充分利用了废弃物，有效解决了严重的土壤污染问题。研究人员发现，采用微波、光波方法协同处理孔雀石绿的染料时，活性炭用量最小。通过增加活性炭的使用量，处理孔雀石绿的时间会大大缩短。在研究活性炭用量对吸附量的影响时，可以看出，吸附量随着活性炭用量的增加而迅速变小，而且吸附剂用量对吸附效果的影响最大[9]。

2.4 青霉菌菌体对三苯甲烷类染料的吸附

通过对真菌中的生物化学吸附脱色剂的吸附性和脱色的研究可以得出，青霉菌和噬菌体对孔雀绿有吸附脱色作用，通过从空气中分离获得的真菌对三苯甲烷类染料的吸附，研究了浓度、真菌表面的活性官能团、pH值不同结构染料等的影响。当一种孔雀绿藻的染料生物平均浓度为50 mg/L时，经过预处理后，效果达到最佳；当高达353 mg/g时，反应体系中pH值对菌体吸附剂染料的影响较大。

2.5 桔青霉对三苯甲烷类染料的吸附

采用纺织废水分离保存的菌种-桔青霉菌体进行培养基培养形成菌丝球，形成菌丝球后在无菌的条件下，在染料废水中接种菌球，进行摇床脱色。菌球的浓度越高，染料的吸附去除率也越高，菌体浓度增加时，会产生更多的酶，从而使吸附效果增加。而随着染料浓度的增加，导致吸附性能降低，脱色能力降低。温度对染料的脱色影响效果显著，在25～30 ℃时效果最佳[10]。

3 总结和展望

通过对葡萄杆、核桃壳、海带残渣等加工生产，能够有效地对三苯甲烷类染料的废水进行吸附处理，在海带残渣对三苯甲烷类染料吸附试验的研究中，海带残渣经过多种手段合成生物吸附剂，对三苯甲烷类染料进行吸附，其吸附性能和浓度、温度、pH值等多种因素有关。通过生物霉菌青霉菌真菌对三苯甲烷类染料的吸附脱色，其吸附性能与浓度、真菌表面活性剂、pH值等多种因素有关，通过调节浓度、活性剂含量可大大提高吸附效果。以上研究表明，染料的吸附性能与染料的浓度、菌体的浓度、温度、pH值等多种因素有关。另外，在实验研究过程中，尝试加入具有吸附性能的官能团，在吸附性能和机理上能够有新的进展。通过利用农作废物合成生物吸附剂对三苯甲烷类染料的吸附，原料简单，成本低，来源广泛，可再生的农业废弃物制作的生物质吸附剂来处理含三苯甲烷类染料的污染物水体或工业废水是很值得期待的。