污泥基生物質炭在水處理中的應用

城市里經常出現污泥污水處理。隨著我國工業(yè)化的發(fā)展，大量污泥日益增多。污泥中含有許多有毒物質，如重金屬、鹽類、有機污染物、致病菌等。長期暴露在環(huán)境中會嚴重影響人體健康，破壞生態(tài)環(huán)境。因此，城市污泥的有效處理是環(huán)境發(fā)展過程中亟待解決的問題之一。在污水處理中，吸附法具有成本低、操作簡單、污染物去除能力強的優(yōu)點。生物質炭作為一種常用的優(yōu)良吸附劑，廣泛應用于水污染治理。城市污泥熱解制備的污泥基生物炭具有發(fā)達的孔隙結構、較大的比表面積和豐富的表面官能團，對污水和廢水中的抗生素、重金屬離子、有機污染物和染料等具有良好的去除效果。

1.污泥基生物質炭在水污染中的應用

1.1重金屬離子的吸附和去除

重金屬污染是指重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染，主要來源于工業(yè)污染、生活垃圾等方面。它長期存在于生態(tài)環(huán)境中，最終會隨著生物鏈的積累嚴重危害人類健康。郭家軍等. KOH活化污泥基生物炭。經過研究發(fā)現，活化劑濃度為15%時，吸附效果較好。當污泥與KOH溶液的質量比為1:1時，吸附率達到99.87%。當活化劑濃度合理時，污泥基生物炭由于脫水會有更多的孔隙，增加其金屬吸附能力。但活化劑過少或過多時，由于孔隙不足和孔隙較大，吸附效果會下降。最佳制備條件為KOH浸泡時間4h，炭化溫度750℃，炭化時間40min。段等利用含鐵污泥和棉稈制備包膜棉稈生物炭去除Cr(VI)。分析表明，該吸附劑的比表面積為129.2m2/g，孔容為0.1711cm3/g，對Cr(VI)有很強的吸附能力。此外，鐵碳化合物可以很容易地通過磁鐵從溶液中分離出來，從而達到回收利用的效果。水處理廠產生的鐵渣可以直接回收制備吸附劑，為鐵資源的利用提供了較好的研究方向。張等研究發(fā)現，鹽酸或氫氟酸預處理可以增強醋酸鉀的活化作用，這兩種物質可以改善污泥基生物炭的孔結構。與未處理的生物炭相比，利用發(fā)達的孔結構吸附金屬鉛，吸附容量大大提高。

1.2通過吸附去除染料

隨著紡織、皮革和食品工業(yè)的快速發(fā)展，大量染料廢水排放，其中偶氮染料毒性大，難降解，嚴重危害人體健康，造成環(huán)境污染。亞甲藍作為一種常見的陽離子染料，具有芳香結構。活性污泥基生物炭對亞甲基藍的吸附容量高達518mg/g。潘子謙等人用體積比為1:1的乙醇和水的混合物研究污泥液化得到的污泥基生物炭。該吸附劑的平均孔徑為18.4nm，屬于介孔類型，具有良好的吸附亞甲基藍的結構條件。研究發(fā)現，液化污泥基生物炭吸附亞甲基藍的機理包括π-π吸附、物理吸附等。將張騫鐵負載到污泥基生物炭上，制備了一種能長時間活化過硫酸鹽的非均相催化劑來降解酸性橙g。通過研究發(fā)現，污泥基生物炭負載鐵后有效提高了過硫酸鹽的活化效率，確定了最佳鐵負載量為1mmol/g。吸附劑的用量和過硫酸鹽的濃度與酸性橙g的降解效率成正比，而pH值對降解速率影響不大。

1.3吸附去除抗生素

劉、周采用殼聚糖和鐵硫比對污泥基生物炭進行改性，研究改性前后的異同。用XRD、FTIR、BET、XPS和吸附-脫附曲線對材料進行了表征。討論了動力學、等溫線和熱力學，應用了位能分布理論。通過Langmuir吸附模型，在2980K時，BCFe/S-4的吸附量達到183.01mg/g，與純生物質炭相比具有良好的吸附能力。溶液的pH值對污泥基生物炭吸附四環(huán)素有一定的影響。pH對污泥基生物炭吸附四環(huán)素的影響主要在于pH影響污泥基生物炭的表面帶電，四環(huán)素也會因溶液pH值的變化而轉變其在溶液中的存在形式，產生不同的吸附情況。能量分布理論探討了污泥基生物質在較高溫度下表面更均勻，而BCFe/S-4正好相反。Nielsen和Bandosz1.4吸附和去除氨氮、磷酸鹽和有機物在650℃和950℃下熱解污泥和魚糞的混合物以制備吸附劑，用于吸附磺胺甲惡唑(SMX)和甲氧芐啶(TMP)。用TA-MS、XRD、電位滴定和表面分析對吸附劑進行了表征。發(fā)現良好的表面化學特性是影響吸附性能的主要因素，吸附機理主要是螯合和滴定。

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張和王以城市污泥和啤酒糟的混合物為原料，在400 ~ 700℃熱解制備生物炭。發(fā)現生物炭的產量與啤酒糟含量成正比，與溫度成反比。與其他生物質炭相比，具有良好的吸附效果，吸附效率達到60%。楊等發(fā)現，用FeCl3浸漬的活性污泥基生物炭比用Fe3+/Fe2+共沉淀法制備的污泥基生物炭吸附能力更強，對磷酸鹽的吸附量達到111.0mg/g，對低濃度磷酸鹽具有良好的應用效果?；钚晕勰嗷锾炕厥?次后，吸附劑仍保持較高的吸附容量，氯化鐵改性污泥基生物炭是一種很有前途的除磷吸附劑。Devi和Saroha利用造紙污泥熱分解制備的生物質炭去除多環(huán)芳烴，研究了吸附劑溫度在200 ~ 700℃時對多環(huán)芳烴吸附行為的影響。發(fā)現炭化程度決定了吸附行為，吸附量與吸附劑的芳香度和極性呈負相關，與吸附劑的比表面積、孔容和灰分含量呈正相關。

二。結論。

污泥基生物炭原料量大，取材方便，制備成本低。其多孔結構和表面化學性質在高溫反應下對廢水中的許多污染物有很好的吸附作用。在高溫、缺氧或缺氧的情況下，能有效避免二惡英等有毒物質的產生，殺滅大量病原微生物，固化重金屬。與焚燒和土地利用相比，大大降低了對環(huán)境的危害。在可重復使用性方面，大量實驗證明，大多數污泥基生物炭具有良好的可重復使用性和較強的可操作性。在未來的應用中，污泥基生物質炭將更加注重多功能環(huán)保材料的開發(fā)，以滿足各種水污染情況。(來源:西北民族大學化工學院)

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