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香蕉茎秆变废为宝 吸附重金属等净化环境

发布时间:2017-06-23 09:22:18   来源:互联网   人气:   标签:香蕉茎杆 香蕉纤维生物吸附剂
内容提要: 香蕉茎秆是麻类天然纤维素,其有很多特性,如强劲、不易伸长、吸水和排水快速、纤维粗且质地硬、初始模量高等。从废弃的香蕉假茎中可以将纤维素提取出来,而且它也符合未经修饰、

香蕉茎秆是麻类天然纤维素,其有很多特性,如强劲、不易伸长、吸水和排水快速、纤维粗且质地硬、初始模量高等。从废弃的香蕉假茎中可以将纤维素提取出来,而且它也符合未经修饰、无污染、全新、易降解等特征,所以又是环保型纤维素。

近年来,随着香蕉产业的蓬勃发展,产生了大量的香蕉副产物。每年收获香蕉的同时,香蕉茎秆废弃物也会大量堆积。目前这些废弃物在中国产区近乎被直接丢弃,这样不仅造成了资源的浪费,还破坏了生态环境。

近日,中国热带农业科学院海口实验站的科研人员在香蕉废弃物资源化利用中取得新研究进展,利用香蕉茎秆制备出香蕉纤维生物吸附剂,本来一无是处的香蕉茎秆化身成为了“净化精灵”,可以高效吸附水体中的重金属以及油污等,为环境修复和生态保护起到了重要作用。

废弃无用的香蕉茎杆

废弃物危害多

香蕉是四大国际水果之一,我国是第二大香蕉生产国。据统计,2012年我国香蕉栽培面积600多万亩,海南省是我国香蕉的主要产地之一。

香蕉与苹果、梨等作物不同,一棵香蕉只结一次果。因此每年在大量收获香蕉果实的同时,也会产生近乎与果实等量的香蕉茎秆废弃物。

“每年,我国香蕉废弃物多达1000多万吨,而在我国香蕉产区这些废弃物大多直接被丢弃,不仅造成蕉园环境污染,而且容易导致病虫害蔓延。”中国热带农业科学院海口实验站副研究员盛占武在接受《中国科学报》记者采访时表示。

首先,“香蕉假茎体积庞大,运输成本高,香蕉茎秆93%~95%都是水,对于蕉农来说并无大的用处。”中国热带农业科学院海口实验站助理研究员艾斌凌博士告诉《中国科学报》记者。

所以,蕉农一般会选择将其直接丢弃在蕉园或蕉园附近的公路旁或水渠中,因香蕉假茎腐烂时间较长,同时腐烂会产生恶臭味,因此既占地又污染空气。丢弃在路边或河沟中的香蕉假茎还会导致交通堵塞和水流不畅。

更为严重的是,随意丢弃的香蕉废弃物极易招来虫害,如象鼻虫、线虫和叶螨等。可导致香蕉减产20%~40%,如果特别严重的话还会使作物绝产。

因此,如何提高香蕉废弃物的再次利用是目前香蕉产业待解决的问题之一。盛占武带领着团队从挖掘香蕉茎秆存在的“潜力”为切入口开始了一系列研究。

变废为宝巧利用

在蕉农眼里是废弃物的香蕉茎秆,在科研人员手里居然变成了宝贝。

“香蕉茎秆中含有十分丰富的天然纤维素,是高附加值的农业废弃物,是巨大的可再生资源。”盛占武表示,合理开发利用这些香蕉茎秆,进行资源化利用,既符合可持续发展的要求,又可以避免环境污染,可谓是“一箭双雕”。

据介绍,香蕉茎秆是麻类天然纤维素,其有很多特性,如强劲、不易伸长、吸水和排水快速、纤维粗且质地硬、初始模量高等。从废弃的香蕉假茎中可以将纤维素提取出来,而且它也符合未经修饰、无污染、全新、易降解等特征,所以又是环保型纤维素。近些年,随着人们对生态环境的重视,国内外对香蕉纤维素的关注度也在提高。

记者了解到,目前,国内外对香蕉茎秆纤维已经有了很多研究,但基本上都停留在纺织和造纸等方面,研究范围相对比较单一。

盛占武团队另辟蹊径,挖掘香蕉茎秆的其他“潜力”。“我们从材料的角度来着手,从香蕉茎秆中提取纤维,利用已脱胶的香蕉纤维,通过乙酰化和黄酸化改性,制备出香蕉纤维生物吸附剂。”盛占武说。

对比发现,单纯的纤维表面比较光滑,而通过改性后的香蕉纤维,用电子显微镜可以看到其表面产生了很大的改变。“变成有许多孔的结构,表面变得粗糙,这些‘坑坑洼洼’的孔增强了纤维的吸附性,也增强了净化能力。”中国热带农业科学院海口实验站助理研究员郑丽丽告诉《中国科学报》记者。

这种改性的香蕉茎秆纤维素可以用于重金属吸附。“我们用香蕉茎秆研制的吸附剂,在水体里的吸附效果很好,可以高效吸附水体中的油污和重金属,而铬、铅、砷的吸附率均在90%以上。”盛占武说。

延长香蕉产业链

从废弃物综合利用来说,“香蕉纤维这一吸附功能的开发,对于后续的下游产业,起到延长产业链的作用,对增加香蕉产业发展的积极性来说是有利的。”盛占武表示。

“由香蕉茎秆制备出的香蕉纤维生物吸附剂,具有很大的环境效益。”艾斌凌介绍说。

最突出的一点在于香蕉纤维本身就是纯天然的。“我们只是通过改性来改变香蕉茎秆的一些性质,可再生可降解,这是很多吸附剂达不到的。”郑丽丽表示,这种环境友好型的资源,不会对环境造成二次污染。

研究结果可用于处理污水处理厂、城市废水等的重金属污染问题。在郑丽丽看来,现在大家越来越重视环境保护和生态保护,这项研究具有广阔的发展前景。

“下一步,为了更好地实现资源循环利用,我们还将研究把吸附完以后的香蕉纤维生物吸附剂,通过解析来回收重金属,这比以往的填埋方式更加环保有效。”盛占武说。

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