污泥超高温堆肥衍生胡敏酸对Pb2+的结合机制

作者：李昕; 杨早; 钟欣茹; 韩昊轩; 庄绪宁; 白建峰; 董滨^*; 徐祖信

来源：化工进展, 2023, 42(09): 4957-4966.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1869

• 超高温堆肥
• 胡敏酸
• 铅
• 结合机制
• 土地利用

污泥稳定化产物中含有丰富的功能有机物，能够直接参与重金属的络合过程。超高温堆肥作为一种更有优势的污泥稳定化手段，明晰其产物中的典型功能有机质与重金属结合特性，对于评估其土地利用的价值至关重要。本文采用吸附实验对比分析了超高温堆肥(HTC)、高温堆肥(TC)和生污泥(RS)样品中典型功能有机物胡敏酸(HAs)与Pb2+的吸附效果。结果表明，HTC和TC中HAs对Pb2+的理论最大吸附量(qm)会随着堆肥进行而逐渐增大。在堆肥过程中HTC的HAs含量相对TC也有明显增加，第21天即达到最高值。HTC堆肥(21天)衍生HAs对Pb2+的吸附量(29.6mg/g)比TC (17.3mg/g)高70.7%，这表明HTC产物在土壤重金属污染修复方面更具优势。13C NMR结果表明，在堆肥过程中HTC衍生HAs的酚基碳与芳香碳增加更多，堆肥前期(0～21天) HTC衍生HAs的芳香碳增加比TC更快速。进一步采用红外光谱，结合二维相关光谱和移动窗口技术解析，表明HTC堆肥衍生HAs的多糖类物质会最先与Pb2+进行结合。其中，HTC堆肥衍生HAs与Pb2+结合最重要的官能团是酚羟基和芳香族基团。基于上述认识，可知HTC的高腐殖化特性使酚羟基和芳香族基团等基团增加是HTC具有更强结合Pb2+能力的关键，HTC有利于污泥的高效土地利用。

• 单位
  环境科学与工程学院; 上海第二工业大学; 同济大学