颗粒状污泥生物炭对锌铜共污染水体的吸附效应分析

作者：徐昊; 史广宇^*; 田晓庆; 吴贝贝; 钱飞跃; 施维林

来源：环境科学学报, 2023, 1-11.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2023.0318

• 颗粒状污泥
• 重金属
• 生物炭
• 吸附
• 共污染

以城市脱水污泥为原料，经不同温度热解制备颗粒状污泥生物炭(BC)，并采用硝酸酸化处理得到改性污泥基生物炭(NBC)，用于单一和复合重金属溶液体系中锌铜的吸附去除.结果表明：硝酸改性剂导致了生物炭pH和灰分的降低，而生物炭的比表面积和孔体积却有所提升，含氮官能团类型也更加丰富.热解温度为500℃的改性污泥基生物炭(NBC500)对重金属的吸附性能最佳；且在溶液初始pH=7时吸附效果最好，对初始浓度分别为200和150 mg·L-1的锌铜去除率达75.51%和87.12%.单一金属体系中，NBC500对Zn2+和Cu2+的最优施加量分别为10和12.5 g·L-1；而在复合污染体系下，生物炭最佳投加量为25 g·L-1.NBC500对重金属的单位吸附量在两种体系中均呈现出Cu2+>Zn2+的规律，且不存在协同或拮抗作用.NBC500的吸附过程均更符合Elvoich动力学(R2>0.96)和Langmuir吸附等温线模型(R2>0.98)，这表明重金属在非均匀固体表面被吸附，且固定方式较为多元.此外，机理分析表明颗粒状污泥生物炭对2种重金属的吸附机制主要是官能团络合(胺基、硝基等)、孔隙填充和静电相互作用.实验所制备的NBC500吸附提升效果显著，兼具便于从水体分离的优势，有利于实现“以废治废”的环保目标.

• 单位
  环境科学与工程学院; 中国科学院南京土壤研究所; 苏州科技大学