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“廢物”再利用 赤泥秸稈“聯(lián)盟”開辟廢水處理之路
2021年09月24日 09:31:53
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：8607
近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院吳正巖研究員和張嘉團(tuán)隊(duì)利用固體廢物赤泥和玉米秸稈研制出一種新型功能化生物炭，并將其應(yīng)用于酸性印染廢水的治理工作。相關(guān)成果已被環(huán)境科學(xué)工程領(lǐng)域核心期刊《清潔生產(chǎn)雜志》接收發(fā)表。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】 自“十四五”時(shí)期以來，綠色生態(tài)環(huán)保成為整個(gè)社會前進(jìn)方向。傳統(tǒng)的降碳、減碳是生態(tài)建設(shè)的主要措施。而隨著綠色、創(chuàng)新理念不斷延伸，節(jié)能環(huán)保技術(shù)和工藝不斷創(chuàng)新、研發(fā)、推廣、應(yīng)用，一種“以廢治廢”的新型治療模式誕生，開拓一條全新的環(huán)保治理道路。通過科技創(chuàng)新發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，走出一條企業(yè)綠色發(fā)展之路。
近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院吳正巖研究員和張嘉團(tuán)隊(duì)利用固體廢物赤泥和玉米秸稈研制出一種新型功能化生物炭，并將其應(yīng)用于酸性印染廢水的治理工作。相關(guān)成果已被環(huán)境科學(xué)工程領(lǐng)域核心期刊《清潔生產(chǎn)雜志》接收發(fā)表。
赤泥是鋁冶煉工業(yè)中產(chǎn)生的一種堿性工業(yè)固體廢物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國赤泥年產(chǎn)量約8000噸，全球庫存赤泥超過20億噸。赤泥大多被堆積儲存在鋁土礦廢渣處置基地中，造成大量土地資源浪費(fèi)，對周邊的土壤和水體也會形成一定的危害。而玉米秸稈也是一種農(nóng)業(yè)固體廢物，具有量大價(jià)廉的特點(diǎn)。
針對這兩種常見的固體廢物，研究人員采用混合熱解法，將兩種堿性廢物和酸性污染物放混合，形成新型功能生物炭復(fù)合材料。
該種材料制備過程中，最關(guān)鍵的是解熱溫度。研究人員首先研究其結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變機(jī)理，了解不同熱解溫度下材料的組成和形貌變化，熱解過程中氣態(tài)產(chǎn)物的變化。研究發(fā)現(xiàn)玉米秸稈的多孔結(jié)構(gòu)，具有去除酸性印染廢水中染料的能力，并可以用于處理酸性印染廢水。此外，700℃的赤泥中，碳酸鈣分解生成了氧化鈣，生物炭復(fù)合材料可用于中和酸性廢水。
印染廢水是加工棉、麻、化學(xué)纖維及其混紡產(chǎn)品為主的印染廠排出的廢水。每印染加工1噸紡織品耗水100—200噸，其中80%—90%的水會成為廢水。紡織印染廢水具有有機(jī)污染物含量高、水量大、水質(zhì)變化大、堿性大等特點(diǎn)，屬于難處理的工業(yè)廢水之一。
與其他的酸性染料廢水處理方式相比，固體廢物制備的生物炭保證廢水處理效果，并且將固體廢物變廢為寶，既解決了其堆放導(dǎo)致的環(huán)境問題，又創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)收益實(shí)現(xiàn)廢物回收與廢水處理雙贏。
此外，這種功能生物炭復(fù)合材料還具有磁性。高溫?zé)峤鈼l件下，玉米秸稈產(chǎn)生的還原性氣體將赤泥中的鐵氧化物還原為帶有磁性的單質(zhì)鐵，可進(jìn)行磁回收，避免二次污染。此外，該材料還有較強(qiáng)的堿性，在處理酸性印染廢水的過程中，既可中和廢水的酸性，又可消除材料本身的堿性。
除了本身性能優(yōu)勢突出，熱解法制備生物炭的操作過程簡單、制備時(shí)間短，主體材料制備過程僅為3個(gè)小時(shí)左右。原料是固體廢物，整體成本僅為2500—3500元/噸，成本低廉。
未來，研究人員將探索生物炭材料更加廣闊的應(yīng)用場景以及處理后的廢舊污泥開發(fā)與應(yīng)用兩個(gè)方向探索。
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