富含钙/铝的污泥生物炭复合材料对水溶液中磷酸盐的吸附机制

作者：欧阳铸; 曹露; 王炳乾; 丁丽; 黄海明^*; 祝采莹; 邝晓彤

来源：环境科学, 2023, 44(05): 2661-2670.

DOI：10.13227/j.hjkx.202206232

• 剩余污泥
• 水铝钙石(HC)
• 生物炭
• 吸附
• 磷酸盐

剩余污泥富含有机物，同时也含有重金属和病原体等有害物质.以水铝钙石和剩余污泥为原料，通过共混凝和共热解技术制备生物炭以降低污泥中重金属溶出风险，并对其磷酸盐吸附性能开展研究.结果表明，污泥生物炭中的Zn、Cu、Cd和Ni浸出量随水铝钙石投加量的增加而减少.水铝钙石与剩余污泥质量比为1∶1时，共热解制备得到的富含钙/铝污泥生物炭复合材料(1∶1HB800)重金属浸出风险最低，并对磷酸盐表现出较高的吸附能力，其过程可用Langmuir吸附等温线(R2=0.93)拟合，在25℃条件下对磷的最大吸附容量为51.38 mg·g-1.1∶1HB800对高浓度磷的吸附过程符合拟二阶动力学模型，吸附速率由表面吸附和颗粒内扩散共同控制.相较于中性溶液，1∶1HB800对酸性和碱性水溶液中的磷酸盐具有更好的去除效果，这与1∶1HB800中钙/铝在不同pH条件下的浸出量及铝元素的存在形式有关.FTIR、XRD、SEM、零点电位和钙/铝离子的浸出实验分析结果表明，1∶1HB800对磷的吸附机制主要是共沉淀(Ca2+/Al3+与磷相互作用),配体交换(羟基)和静电相互作用.因此，1∶1HB800为去除水溶液中的磷提供了一种可行的替代选择，也为剩余污泥资源化和无害化处理提供了一种潜在的新方法.

• 单位
  东莞理工学院; 建筑工程学院