白酒废水污泥基生物炭对亚甲基蓝的吸附特性研究

以白酒废水污泥(LWS)为原料制备白酒废水污泥基生物炭(LWSB),设计静态吸附试验,研究不同初始pH、吸附剂用量及吸附时间等因素对LWSB吸附水溶液中亚甲基蓝(MB)的影响。通过比表面积分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(XPS)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)探究LWSB对MB的吸附机理。结果表明,与LWS相比,LWSB的比表面积和孔容显著增加,而平均孔径有所减小。在溶液初始pH为8、投加量为1.0 mg/L、吸附时间为360 min及温度为44.85℃的条件下,理论最大吸附量为213.86 mg/g;吸附动力学符合准二级反应动力学;Redlich-Peterson等温线模型能较好地描述LWSB吸附MB的吸附等温过程。LWSB对MB的吸附是自发的、吸热的、熵增的过程。吸附机理与静电相互作用、氢键、配位络合作用、π-π和n-π相互作用等有关。

市政污泥生物炭在废水吸附处理中的应用

随着经济全球化的飞速发展,城市污水处理中排放的污泥量日益增加,预计到2025年中国市政污泥年产量将>9.0×10^(7) t。市政污泥中含有的病原微生物、有机物及重金属,会对环境和人体健康造成严重危害。污泥衍生的生物炭材料因其较大的比表面积、优良的孔结构以及丰富的含氧基团,被广泛应用于废水吸附处理领域,实现了固体废物再利用和去除污染的双重目的,做到以废治废,达到生态与发展的双赢。该文总结了市政污泥生物炭的制备及改性方法,介绍了吸附的影响因素,综述了市政污泥生物炭在吸附重金属、染料、无机盐、抗生素、酚类中的应用及其吸附机理;最后,指出了未来污泥生物炭的发展方向和需攻克的难题,应努力形成绿色低碳的资源化处理体系。

多行业污泥生物炭特性及深度处理工业废水行为研究

将制药、印染、造纸废水生化处理系统的剩余污泥在厌氧条件下热解制备成生物炭,探究有毒气体的排放情况,表征多种污泥炭的理化性质,重点研究其对行业废水的深度处理行为以及对水体生物的毒性作用。结果表明,污泥炭产率为53%~71%,随着热解温度的升高,CO_(2)排放量降低,但CO、CH_(4)、H_(2)排放量有所上升。污泥炭C含量相对较低,含有Fe、Mn、Cr、Pb等重金属,其中每kg印染污泥炭的Fe质量为5540 mg。与低温、中温污泥炭相比,高温污泥炭对二沉池出水的处理效果最佳,反应24 h后,0.5 g/L的制药污泥炭可去除88.5%的硫化物,但不能脱色;印染污泥炭处理可使废水COD浓度达标,对苯胺类的去除效果较差;造纸污泥炭对废水中COD、TN、色度均有去除作用。污泥炭去除污染物的同时会从自身释放少量金属离子;低投加量的污泥炭对水体生物的生长并不具有显著的影响,然而当污泥炭投加量增至2.0 g/L时,大肠埃希菌的菌落数降低5.3%~11.2%,小球藻生长抑制率为9.1%~12.3%。

污泥基生物炭的制备及其在环境污染治理中的应用

随着我国水处理厂普及率逐渐上升,剩余污泥产量增长迅速,且因其危害性高、难处理的特点,在环境污染治理中备受关注。污泥基生物炭是以污泥为原料通过热解方式制得的固体产物,因其良好的吸附和催化性能被广泛应用于环境介质中各类污染物的去除。本文对污泥基生物炭的制备方法、热解温度对其理化性能的影响及其改性处理的研究进展进行了综述,并对其催化机理研究、回收再利用和应用于土壤污染治理的前景作出了展望。

污泥基生物炭的制备与应用研究进展

城镇污水处理产生的污泥日益增多,双碳背景下的污泥转化与利用受到了越来越多的关注。本文综述了污泥基生物炭的制备方法及其影响因素,并从水处理、土壤改良、储能材料、生物质燃料等方面总结了污泥基生物炭的应用研究现状。采用物理化学改性技术,可以提高污泥基生物炭的比表面积、增加表面极性官能团和表面电荷等。随着技术的进步和制备成本的降低,污泥基生物炭有望在水处理、土壤改良、固碳、农业等领域发挥更大作用。未来,应根据污泥基生物炭的特性,协同其他生物质或采用物理化学改性技术,在提升其性能的同时大力拓展其应用范围。

污泥基生物炭处理重金属废水研究进展

简述了污泥基生物炭制备方法和吸附重金属的影响因素以及主要机理,包括物理吸附、静电吸附、离子交换、络合作用以及化学沉淀;介绍了污泥基生物炭改性方法以提高吸附重金属效果;最后对污泥基生物炭的应用进行了展望。

改性污泥基生物炭吸附废水中无机污染物的研究进展

污泥基生物炭是一种良好的吸附材料,对污泥基生物炭进行改性有助于改善吸附性能,提高吸附效率。文章综述了污泥基生物炭的改性方法及其对废水中无机污染物的吸附性能,阐述了其对重金属的吸附机理,并讨论了影响吸附效果的因素,提出了提高污泥基生物炭的稳定性和回收利用率的相关措施,有助于实现污泥的资源化利用。

污泥基生物炭的制备及其对萘的吸附性能研究

为了探索市政生活污水处理厂剩余活性污泥资源化方式,以市政污泥为原料,采用热解法制备污泥基生物炭(SBC),探究SBC最佳制备条件以及对多环芳烃萘的吸附影响因素。结果表明:SBC的最佳制备条件为污泥粒径0.25mm,升温速率2.5℃/min,热解温度800℃,停留时间1h,在该条件下市政污泥的产炭率、产油率和产气率分别为61.36%、15.55%和23.09%;SBC对萘的最佳吸附条件为转速200r/min,温度35℃,投加量0.4g,在该条件下萘的去除率可达85.06%;SBC对萘的吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir等温吸附模型可以更好地描述SBC对萘的吸附。扫描电子显微镜和BET比表面积分析表明,SBC表面粗糙,具有丰富的孔隙结构,能有效吸附废水中的萘。

污泥基生物炭负载纳米零价铁除U(Ⅵ)性能及机理

为了考察污泥基生物炭负载纳米零价铁(n ZVI/SB)对铀(U(Ⅵ))的去除性能与机理,该文研究了环境条件对nZVI/SB除铀的影响,发现在初始pH为5、投加量0.2 g/L、温度313 K、吸附时间4 h条件下,n ZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附量最大(231.80 mg/g)。nZVI/SB对U(Ⅵ)的吸附过程与行为符合准二级动力学与Langmuir吸附等温线模型。通过扫描电镜、能谱分析、X衍射分析仪和X射线光电子能谱等手段对nZVI/SB去除U(Ⅵ)的机理进行分析,发现铀去除方式包括吸附和还原共同作用。经过5次循环实验后,nZVI/SB对U(Ⅵ)去除率保持在90%以上,表明nZVI/SB复合材料用于含U(Ⅵ)废水处理具有良好的重复使用性能。

垃圾渗滤液污泥基生物炭吸附Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的效果及机理研究

以垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理后产生的污泥为原料,热解制备垃圾渗滤液污泥基生物炭(Landfill leachate sludge-derived biochar,LLSDB)。单因素实验发现,在LLSDB热解温度为500、600℃,投加量为0.3、0.3 g,吸附温度为40、20℃,Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的溶液初始浓度分别为1000、200 mg/L时,Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率分别达到96.4%和94.9%。竞争吸附实验说明Cd(Ⅱ)对Pb(Ⅱ)的吸附起一定促进作用,而Pb(Ⅱ)对Cd(Ⅱ)的吸附起强烈抑制作用。通过吸附等温线、电镜扫描以及X射线衍射分析,推测其吸附机理:LLSDB中碳酸盐和氢氧化物热解生成氧化物,氧化物在水溶液中生成氢氧化物,与Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)发生置换反应及竞争反应,最终生成PbCO3、Cd(OH)2,沉淀在LLSDB的表面,即LLSDB对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附,浓度低时遵循线性分配,以物理吸附为主;浓度高时发生一系列化学反应,以化学吸附为主。

掺杂碳酸钙污泥生物炭去除废水中化学需氧量(COD)的实验研究

通过在污泥生物炭中添加不同含量的碳酸钙(CaCO_(3)),不同碳酸钙掺量污泥生物炭(Sludge biochar of calcium carbonate,SBC-Ca)在相同条件下得到制备,对其去除废水中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)的效果进行了评估。结果表明:CaCO_(3)比例为9%的污泥生物炭为最佳掺量;通过正交试验,最佳设计组合为A_(1)B_(2)C_(1)D_(3)E_(1),即吸附时间为60min,生物炭投加量为4.0g/L,pH6.0,温度为25℃,COD初始质量浓度为689.09mg/L;在最佳碳酸钙掺量下,SBC-Ca对废水中COD的去除量为166.08mg/g,去除率高达97.83%;比表面积和孔径分析显示SBC-Ca比表面积为39.86m^(2)/g,中孔量较多;红外光谱图表明含有-OH、C=O、C-O、Si-H等官能团;X射线衍射(X-Ray diffraction,XRD)谱图和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)图显示SBC-Ca负载了CaCO_(3)。

污泥生物炭基质化应用对多肉植物生长性状的影响

为探究污泥生物炭的基质化应用潜力,以敏感性较强的景天科多肉植物熊童子(Cayledon tomentosa Harv)和玉缀(Sedum moganianum)为研究对象,采用盆栽方式,设置有机营养土基质(OS)、污泥生物炭基质(BC,100%污泥生物炭)、复配基质(BP,50%污泥生物炭+50%珍珠岩)3种处理,研究不同处理对多肉植物主根系长度、株高和生物量的影响,结果表明,移栽后第120d,BC处理的熊童子主根系长度增量显著高于OS处理,分别比OS处理和BP处理提高了275%和74%,BC处理的玉缀植株主根系长度增量分别比OS处理和BP处理提高了143%和55%;BC处理的熊童子与BP处理的玉缀植株株高增量分别比OS处理提高了75%和86%;BC处理的熊童子生物量增量分别比OS处理和BP处理增加了40%和9%,BC处理的玉缀生物量增量分别比OS处理和BP处理增加了30%和64%。说明污泥生物炭可在短期内显著促进植物根系的生长,从而促进植株的生长,由此表明污泥生物炭能作为园林栽培基质应用.

基于污泥基生物炭吸附剂的含磷废水处理工艺研究

针对传统吸附剂除磷率低,可重复利用率不高的问题,提出一种基于污泥基生物炭吸附剂的废水处理工艺。首先,对污泥基生物炭吸附剂进行制备,并探讨污泥基生物炭制备的最佳工艺;其次,分析废水处理的最佳除磷工艺;最后,对污泥基生物炭的重复利用率进行研究。结果表明:污泥基生物炭最佳制备工艺为炭化时长60 min;炭化温度600℃;升温速率22.5℃/min。污泥基生物炭最佳除磷工艺为:污泥与粉煤灰干重比为6∶4;只含脱水污泥的污泥碳(C-SBC)和污泥基生物炭(F-SBC)的pH分别为5.0和7.0;投加量为1.5 g/L;在最佳制备工艺和最佳除磷工艺条件下,C-SBC和F-SBC经过4次吸附—解析循环后,保留率分别为76%和80%,具备良好的重复利用率。

污泥基生物炭处理酸性含U(Ⅵ)废水的效能与机理

通过城市污泥(SS)慢速热解制备污泥基生物炭(SSB),并研究初始pH、投加量、共存离子、吸附时间和温度等因素对SSB去除U(Ⅵ)的影响,探讨吸附动力学和吸附等温线特征。通过元素分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析U(Ⅵ)吸附去除的机理。结果表明SSB去除U(Ⅵ)的适宜条件为:pH=3、投加量1 g/L、吸附时间240 min;在此条件下,在温度30℃时最大吸附量为34.51 mg/g。吸附动力学符合拟二级动力学模型;Langmuir吸附等温模型能更好描述生物炭对U(Ⅵ)的吸附行为。U(Ⅵ)吸附去除机理主要包括静电作用,与Si-O-Si的n-π相互作用,与羟基(-OH)、羧基(-COOH)的配位络合。通过5次吸附-解吸试验发现,U(Ⅵ)去除率和SSB再生率均在80%以上。本研究表明污泥基生物炭具备处理与修复酸性含U(Ⅵ)废水污染的潜力。

污泥基生物炭活化过一硫酸盐强化剩余污泥溶胞效能

以污水处理厂剩余污泥为原料热解制备生物炭,采用此污泥基生物炭(SBC)活化过一硫酸盐(PMS)处理剩余污泥以强化溶胞。通过扫描电镜、比表面积及孔径分析仪和电子能谱仪对SBC表面理化性质进行了表征。探究了SBC与PMS投加比例和投加量对污泥溶胞的影响,并阐明强化溶胞机理。结果表明:SBC表面具有多个羰基催化PMS的活化位点,且SBC中含有可催化PMS分解产生SO_(4)^(-)·的Fe元素,具备活化PMS的潜能;SBC和PMS联用对促进污泥溶胞具有协同作用,协同因子为1.4;相比未处理、单独SBC处理和单独PMS处理,SBC和PMS联用处理在最优条件下(0.23 g SBC+0.49 g PMS)可使污泥溶解性化学需氧量(SCOD)分别提高296%、280%和121%;SBC和PMS联用后,SO_(4)^(-)·、·OH和^(1)O_(2)等活性粒子产生量显著提高,从而促进了污泥溶胞。研究结果可为提升剩余污泥溶胞效率、实现污泥减量并提高污泥后续处理处置效率提供参考。

废纸制浆造纸废水好氧生物强化增效处理研究

以竹炭为载体制备氮铈掺杂改性且固定化微生物及微量元素的生物增效材料,采用生物强化增效技术对废纸制浆造纸废水的好氧处理进行优化,通过降低生化处理出水浓度来降低深度处理的难度和成本。利用SEM和16S rRNA测序等手段对活性污泥表面形貌及结构和微生物菌落结构进行分析,综合评价了生物强化增效技术对废纸制浆废水好氧生物处理性能的影响。研究结果表明:该技术可以提高污染物生物降解能力,提高生物处理效果。普通生化处理出水COD平均值140 mg/L、氨氮平均值2.3 mg/L,色度平均值260倍,平均COD去除率86.47%、平均氨氮去除率88.83%、平均色度去除率33.33%;同等条件下,生物增效处理出水COD平均值72.2 mg/L、氨氮平均值0.95 mg/L、色度平均值50倍,平均COD去除率93.02%、平均氨氮去除率达到了95.39%、平均色度去除率87.18%,处理效果明显优于普通生化处理。生物增效处理出水采用传统PAC或PFS处理均可达到排放标准,且PFS的处理成本低至0.63元/m^(3);而普通生化处理只能采用芬顿处理才能达到排放标准,且处理成本达3.27元/m^(3)。SEM分析结果显示:生物增效处理的活性污泥絮体结构紧凑,具有更高的生物量;与普通生化处理的污泥相比,生物增效处理的污泥中脱硫杆菌门(Desulfobacterota)和拟杆菌门(Bacteroidota)丰度增加了3.07和2.29个百分点,unclassified_o_PB19属增加了2.96个百分点,说明生物增效材料的投加能帮助一些具备特殊降解功能的微生物创造有利生存环境并激活其生长,提高了反应体系的定向降解能力。

污泥基生物炭中重金属的形态分布及潜在生态风险研究

重金属是城市污泥资源化利用的限制因子.炭化是污泥处理处置的重要途径.本研究中采用Tessier 序列提取方法研究城市污水处理厂污泥及不同温度制备（300-700 ℃）的污泥基生物炭中重金属的形态分布,并运用Hakanson 方法评价污泥及污泥基生物炭的潜在生态风险.结果表明：污泥和污泥生物炭中重金属含量最高的均为Zn 和Cu.污泥及污泥基生物炭中重金属含量总体的次序规律是：Zn〉Cu〉Ni〉As〉Pb〉Cd.随着热解温度增加,重金属更多的转化到残渣态中.600-700 ℃制备的污泥基生物炭中的重金属主要分布残渣态中,除Ni 之外.热解温度为700 ℃时,污泥基生物炭中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni 和As 的残渣态分别占到95%、53%、71%、59%、57%和58%.根据单个重金属的潜在生态指数（Er）可知,污泥及污泥基生物炭中的主要风险因子是As﹑Cd 和Zn.当热解温度为700 ℃时,污泥基生物炭的潜在风险指数（RI）从原污泥的489.32 降低至73.27.可见,污泥基生物炭中重金属的潜在生态风险显著降低.因此,从重金属环境风险的角度考虑,污泥基生物炭制备的合适温度在600-700 ℃.

Fe/污泥基生物炭持久活化过硫酸盐降解酸性橙G

利用污泥基生物炭(SDBC)固定铁物质制备了一种污泥基非均相催化剂(Fe-SDBC),用于活化过硫酸盐(PS)以降解酸性橙G(OG).Fe-SDBC/PS体系显示出对OG优异的降解性能.评价了影响降解的因素(Fe-SDBC金属负载量、Fe-SDBC投加量、初始pH值和PS浓度).并通过X射线荧光光谱仪(XRF)、傅立叶变换红外分析仪(FT-IR)和拉曼光谱仪(Raman)对Fe-SDBC进行了表征.自由基清除剂实验表明,SO4.-和OH.自由基均在降解过程中生成,且活化PS历程主要发生在非均质催化剂表面.分析Fe-SDBC活化PS的潜在机理,表明不同形式的铁物质是PS分解的主要贡献者,Fe2+/Fe3+的转化循环提高了Fe-SDBC持久活化PS的效果.Fe-SDBC循环实验表明其对活化PS具有较好的可重用性,连续3次24h降解高浓度污染物仍能发挥作用.综上所述,Fe-SDBC作为一种污泥基非均相催化剂可以持久活化PS,从而实现OG的降解.

膜生物工艺和活性污泥法处理巴西基酸生产废水的对比试验

采用膜生物工艺 (好氧生物曝气—超滤 )和常规生物工艺 (好氧生物曝气—二沉池 )对巴西基酸生产废水进行对比处理试验研究表明 ,膜生物工艺产泥量少 ,污泥活性高 。

污泥基生物炭固定化微生物修复石油污染土壤教学实验

为了强化学生对固体废物资源化利用和石油污染土壤生物修复的理解,设置了污泥基生物炭固定化微生物修复石油污染土壤教学实验,旨在使学生掌握污泥基生物炭及其固定化微生物的制备方法、石油污染土壤修复方法及观测指标测定方法,学会数据分析和处理方法,提高解决实际问题能力和开展创新实验能力。该文研究了污泥基生物炭固定化微生物修复石油污染土壤过程中总石油烃、土壤理化性质、微生物数量、酶活性的变化,分析了各因素之间的关系和污染物质组成的变化。