由于化石资源的日益枯竭及其产品对环境造成不同程度的污染所致,基于“可持续发展”和“环境保护”两方面的考虑,利用可再生的生物基纺织材料面临重要的发展机遇。特别是低成本的废弃生物基材料,可以被直接利用及通过化学或物理方法构建成新的功能材料。废弃生物基材料如生姜纤维、山羊毛和鸡毛来源广泛、价格低廉。大量生姜纤维、山羊毛和鸡毛无利用价值,成为废弃物,即不环保又造成经济负担,其应用需要进一步开发研究,以提升其价值。而在纺织行业中会使用大量染料进行染色,其中活性染料用量占其40%～60%,其产生大量染色废水,从而造成严重的环境污染,以吸附法处理染色废水已被证明是一种有效的方法。目前所用吸附剂如小麦秸秆、活性炭等存在吸附量低或制备成本高等问题。本文采用蒸汽闪爆、冷冻粉碎联合处理方法对生姜纤维、山羊毛和鸡毛处理,制备得到闪爆粉碎生姜纤维、山羊毛和鸡毛,并将其用于染色废水处理。生姜纤维来源于废弃的生姜渣,以生姜纤维资源化利用为前提,以制备一种高效处理染料废水的生物质吸附剂为目的,本文对生姜纤维进行蒸汽闪爆、冷冻粉碎联合处理得到闪爆粉碎生姜纤维吸附剂,探究了蒸汽闪爆处理及冷冻粉碎处理、不同吸附条件(吸附时间、pH值、盐浓度和蒸汽压强)对生姜纤维吸附性能的影响。结果表明,蒸汽压强为1.9 MPa时,闪爆粉碎生姜纤维对活性染料RB19的吸附量最高,其最大吸附量(115.12 mg/g)是原生姜纤维(48.80 mg/g)、粉碎生姜纤维(54.10 mg/g)的2.36倍、2.13倍,其吸附动力学过程符合准二阶动力学模型(R~2为0.99),吸附等温线符合Langmuir模型(R~2为0.99)。闪爆粉碎生姜纤维吸附能力经过吸附、解吸5次循环后仍保留80%,循环吸附性能良好。扫描电镜分析显示,随着蒸汽压强从1.3升高到1.9 MPa,生姜纤维内表面暴露出来,染料分子RB19更容易进入生姜纤维内部。X射线衍射(x-ray diffraction)分析显示,闪爆粉碎生姜纤维与生姜纤维相比,结晶指数从39%下降到20%,无定形区扩大,从而提高其吸附能力。研究结果可为生姜纤维用作染料废水吸附剂提供参考依据。相对于生姜纤维,山羊毛的蛋白质分子表面含有氨基和羧基,其有利于活性染料RB19的吸附。采用相同方法对其处理得到闪爆粉碎山羊毛,结果表明,蒸汽压强选为1.9 MPa较为合适,其最大吸附量(426.7 mg/g)分别是原山羊毛(55.24 mg/g)、粉碎山羊毛(124.75)的7.72倍、3.42倍,其吸附动力学过程符合准二阶动力学模型(R~2为0.99),吸附等温线符合Langmuir模型(R~2为0.98)。闪爆粉碎山羊毛经过6次吸附-解吸循环后仍可以达到79%,循环吸附性能较好。扫描电镜分析显示,山羊毛表面有鳞片,随着蒸汽闪爆压强提高,山羊毛表面鳞片破坏越严重。在吸附RB19过程中,染料在没有鳞片阻碍下更容易进入山羊毛无定形区从而提高吸附性能。同时,鳞片破坏后,山羊毛上有更多的吸附位点暴露出来。X射线衍射(x-ray diffraction)分析显示,闪爆粉碎山羊毛与原山羊毛相比,结晶指数从30.1%下降到2.6%,无定形区扩大,从而提高其吸附能力。比表面积分析显示,山羊毛的多点BET比表面积分别为0.6777m~2/g,其BJH吸附孔累积比表面积分别为0.269 m~2/g。其孔径体积分别为0.000170 cm~3/g。随着闪爆压强升到1.9 MPa,闪爆粉碎山羊毛的BET比表面积增大到8.5829 m~2/g,其BJH吸附孔累积比表面积提高到5.539 m~2/g。其孔径体积提高到0.00541 cm~3/g。因此,闪爆粉碎山羊毛会暴露更多的染料吸附位点,其吸附量相应提高。闪爆粉碎山羊毛的吸附量是闪爆粉碎生姜纤维的3.70倍,因此,相对于生姜纤维,废弃山羊毛可以更好的作为吸附剂的原料。基于以上研究,本文采用同样方法对角蛋白质类的鸡毛进行处理得到闪爆粉碎鸡毛,并与山羊毛进行对比研究,鸡毛无鳞片阻碍,结晶指数比山羊毛低,其比表面积、BJH吸附孔累积比表面积、孔径体积分别是山羊毛的1.81,1.55,2.99倍。因此鸡毛的吸附量(175 mg/g)高于山羊毛(55.24 mg/g)。经过蒸汽闪爆、冷冻粉碎处理后,闪爆粉碎山羊毛-1.9 MPa结晶指数下降显著,其比表面积、BJH吸附孔累积比表面积、孔径体积是闪爆粉碎鸡毛的1.64,2.74,2.65倍。因此,闪爆粉碎山羊毛的吸附能力增强更为显著,从而缩短与闪爆粉碎鸡毛吸附能力的差距。本文研究结果可为有效处理染色废水及扩大生姜纤维、山羊毛和鸡毛等废弃生物基材料的应用范围提供参考依据。