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

摘要：

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.

关键词：剩余污泥、水铝钙石(HC)、生物炭、吸附、磷酸盐

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分类号：X703.1(一般性问题)

资助基金：厂东省基础与应用基础研究基金杰出青年项目2021B1515020099

在线出版日期：2023-05-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2661-2670