污泥-赤泥混合生物炭的制备及对环丙沙星的吸附研究

作者：韩融; 王成杰; 郭亚凯; 葛强茹; 程阳

来源：安全与环境学报, 2023, 23(06): 2069-2080.

DOI：10.13637/j.issn.1009-6094.2022.1599

• 环境工程学
• 污泥
• 赤泥
• 生物炭
• 过硫酸盐
• 环丙沙星

为提高市政污水污泥(Sewage Sludge, SS)与赤泥(Red Mud, RM)的综合利用水平，探究其协同处置的资源化利用出路，以SS和RM为原料一步热解制备混合生物炭(Sludge-Red mud Mixed Biochar, SR-MBC),经SR-MBC活化过硫酸盐(Peroxysulphate, PS),强化其吸附降解废水中抗生素污染物环丙沙星(Ciprofloxacin, CIP)的能力。通过优化SR-MBC的制备条件，分析pH值对SR-MBC吸附降解CIP的影响，研究吸附降解动力学与热力学，并探讨该生物炭对CIP的去除效果及作用机制。结果显示：制得的混合生物炭对CIP的吸附质量比随热解温度的升高(500～800℃)而降低。其中SR-MBC500对CIP的去除率和吸附质量比最高，分别为91%和6.09 mg/g。经SR-MBC500中金属离子及官能团活化PS产生·SO4-自由基与吸附在SR-MBC表面的CIP发生氧化反应，CIP去除率进一步提高，达99%。SR-MBC对CIP的吸附效果受pH值影响较大，随pH值的升高，CIP的去除率先增加后减小；而经SR-MBC活化PS后，吸附降解过程不再受pH值影响，在任意pH值下均可达到较高的去除率。SR-MBC吸附CIP的过程符合拟二级动力学方程和Freundlich模型，且吸附过程是自发进行的，吸附机制包括孔隙扩散、静电作用、氢键作用和π-π堆积作用。SR-MBC可在达到对SS和RM安全协同处置的同时，可通过活化PS进一步提高对CIP的去除率及吸附质量比，实现对抗生素高效去除的效果。

• 单位
  长安大学