城市里經(jīng)常出現(xiàn)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(zhì)，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(zhì)炭作為一種常用的優(yōu)良吸附劑，廣泛應(yīng)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(jié)構(gòu)、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(zhì)炭在水污染中的應(yīng)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(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，活化劑濃度為15%時，吸附效果較好。當污泥與KOH溶液的質(zhì)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(chǎn)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(xiàn)，鹽酸或氫氟酸預(yù)處理可以增強醋酸鉀的活化作用，這兩種物質(zhì)可以改善污泥基生物炭的孔結(jié)構(gòu)。與未處理的生物炭相比，利用發(fā)達的孔結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)?；钚晕勰嗷锾繉喖谆{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(jié)構(gòu)條件。研究發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)，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(xué)、等溫線和熱力學(xué)，應(yīng)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(zhì)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(zhuǎn)變其在溶液中的存在形式，產(chǎn)生不同的吸附情況。能量分布理論探討了污泥基生物質(zhì)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(xiàn)良好的表面化學(xué)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(xiàn)生物炭的產(chǎn)量與啤酒糟含量成正比，與溫度成反比。與其他生物質(zhì)炭相比，具有良好的吸附效果，吸附效率達到60%。楊等發(fā)現(xiàn)，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(yīng)用效果。活性污泥基生物炭回收5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(zhì)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(xiàn)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(guān)，與吸附劑的比表面積、孔容和灰分含量呈正相關(guān)。

二。結(jié)論。

污泥基生物炭原料量大，取材方便，制備成本低。其多孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)在高溫反應(yīng)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(zhì)的產(chǎn)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(fù)使用性方面，大量實驗證明，大多數(shù)污泥基生物炭具有良好的可重復(fù)使用性和較強的可操作性。在未來的應(yīng)用中，污泥基生物質(zhì)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(xué)化工學(xué)院)

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