酸性纤维素提取废液磁性木质纤维素-钙生物复合材料的制备及其在纺织废水COD强化去除中的应用

本研究针对纺织废水高化学需氧量(COD)和芝麻压榨饼(SPC)资源浪费两大环境问题，创新性地将酸性纤维素提取废液与碱处理大理石废料(MW)通过热解合成磁性木质纤维素-钙吸附剂(BFa)，实现99% COD去除率(初始COD 2200±100 mg O2/L)，同时建立每公斤4.45美元的BFa生产体系和34.04美元/公斤的纤维素回收经济模型，为工业废水处理提供可持续的循环经济方案。

　　

纺织工业每年产生大量含有合成染料和重金属的废水，其中化学需氧量(COD)高达2200 mg O₂/L，传统处理方法成本高昂且易造成二次污染。与此同时，芝麻油压榨产生的芝麻压榨饼(SPC)和大理石加工业的废料(MW)通常被当作垃圾处理，这些富含纤维素和钙质的材料其实具有巨大的资源化潜力。面对这两个看似无关的环境挑战，伊朗马什哈德菲尔多西大学工程学院化学工程系的研究人员提出了一种"以废治废"的创新思路，相关成果发表在《Journal of Water Process Engineering》上。

研究团队采用三项关键技术：首先建立硝酸循环反应器从SPC中提取纤维素（得率22.91%），其次将酸性提取废液与碱处理MW在350°C下热解30分钟合成BF_a吸附剂，最后通过吸附等温线和动力学实验评估其对真实纺织废水的处理效能。技术经济分析采用成本核算模型评估整个循环系统的经济可行性。

材料与方法
研究使用当地企业提供的SPC和MW作为原料，纺织废水取自伊朗马什哈德Vala Rang公司。纤维素提取采用三级硝酸溶剂循环工艺，BF_a制备通过共热解实现材料磁化和功能化。

结果与讨论
纤维素提取显示溶剂循环可显著提高得率，第三次循环时达5.68g/20g SPC。BF_a表征显示其具有35.98 m²/g的比表面积和铁钙复合磁性结构。在40 g/L最佳投加量下，BF_a对纺织废水COD去除率达99%，吸附量55 mg/g。吸附过程符合Freundlich等温线（多层异质吸附）和伪二级动力学模型，证实其为自发的吸热过程。

技术经济分析
集成系统将BF_a生产成本控制在4.45美元/公斤，每处理1000单位COD仅需0.081美元，同时副产高纯度纤维素价值34.04美元/公斤，远低于商业纤维素市场价格。

这项研究的突破性在于首次实现了酸性提取废液、大理石废料和纺织废水的协同处理与资源化。Mina Amininik和Alireza Chackoshian Khorasani开发的BF_a吸附剂不仅解决了传统吸附剂再生困难的问题，其磁性特性还便于回收利用。更重要的是，该工艺将三个独立的污染源转化为高附加值产品，建立了"污染物-资源-产品"的闭环系统，为发展中国家工业密集区的污染治理提供了可复制的技术范式。研究结果证实，通过巧妙的材料设计和工艺整合，环境治理完全可以实现经济正效益，这为循环经济在废水处理领域的应用树立了新标杆。