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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) 點擊量：8573
近日，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院吳正巖研究員和張嘉團隊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) 項目成果】 自“十四五”時期以來，綠色生態(tài)環(huán)保成為整個社會前進方向。傳統(tǒng)的降碳、減碳是生態(tài)建設的主要措施。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，走出一條企業(yè)綠色發(fā)展之路。
近日，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院吳正巖研究員和張嘉團隊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，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，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，具有量大價廉的特點。
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，生物炭復合材料可用于中和酸性廢水。
印染廢水是加工棉、麻、化學纖維及其混紡產(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污染物含量高、水量大、水質(zhì)變化大、堿性大等特點，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，既解決了其堆放導致的環(huán)境問題，又創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟收益實現(xiàn)廢物回收與廢水處理雙贏。
此外，這種功能生物炭復合材料還具有磁性。高溫熱解條件下，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，可進行磁回收，避免二次污染。此外，該材料還有較強的堿性，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、制備時間短，主體材料制備過程僅為3個小時左右。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用場景以及處理后的廢舊污泥開發(fā)與應用兩個方向探索。
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