來源： 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所

生物炭是有效去除廢水中汞(Hg(II))的環(huán)境友好型材料，但其大規(guī)模應(yīng)用受到生物炭較高的制備成本限制。因此，亟需進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估以量化生物炭制備的成本效益比，推動(dòng)其從實(shí)驗(yàn)室走向市場。

中國科學(xué)院東北地理所濕地生物與環(huán)境學(xué)科組利用工業(yè)副產(chǎn)品硫化鈉和松木末在馬弗爐中制備改性生物炭，并從有效性、安全性、經(jīng)濟(jì)性三方面系統(tǒng)評(píng)估了改性生物炭對(duì)廢水中Hg的去除效率、吸附穩(wěn)定性與效費(fèi)比，為推動(dòng)生物炭工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)模化應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和指導(dǎo)。

研究表明，相比500℃和700℃，在300℃條件下制備的硫化鈉改性生物炭（SBC300）有更高的Hg(II)去除能力，對(duì)模擬廢水中Hg的去除率高達(dá)96.4%，對(duì)實(shí)際廢水中Hg的去除率高達(dá)70.2%。通過解吸實(shí)驗(yàn)、動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)以及SEM和XPS表征，研究發(fā)現(xiàn)SBC300的Hg凈化機(jī)制主要為表面吸附和C-S、C-S-C官能團(tuán)與Hg(II)在表面形成穩(wěn)定的HgS沉淀，且解吸率極低，表明SBC300吸附Hg后具有較高的穩(wěn)定性。研究通過制備工藝能源與原材料消耗、產(chǎn)率、去除率及穩(wěn)定性三方面評(píng)估發(fā)現(xiàn)，利用SBC300從廢水中去除1g汞的成本較低，與未改性生物炭相比經(jīng)濟(jì)性提高了約24.7%。

相關(guān)研究成果發(fā)表在Fuel上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和國際科學(xué)組織聯(lián)盟專業(yè)協(xié)會(huì)的支持。

論文鏈接

圖1.?未改性生物炭（UBC）和改性生物炭（SBC）的Hg(II)去除率和解吸率

圖2.?UBC300（a、b）和SBC300（c、d）吸附前（a、c）和吸附后（b、d）的SEM圖像

圖3.?C1s（a）、S2p（b）和Hg4f（c）吸附Hg前后的XPS光譜

責(zé)任編輯：侯茜