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“废物”再利用 赤泥秸秆“联盟”开辟废水处理之路

2021年09月24日 09:31:53来源:化工仪器网点击:4917
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  【化工仪器网 项目成果】 自“十四五”时期以来,绿色生态环保成为整个社会前进方向。传统的降碳、减碳是生态建设的主要措施。而随着绿色、创新理念不断延伸,节能环保技术和工艺不断创新、研发、推广、应用,一种“以废治废”的新型治疗模式诞生,开拓一条全新的环保治理道路。通过科技创新发展循环经济,走出一条企业绿色发展之路。
 
  近日,中国科学院合肥物质科学研究院吴正岩研究员和张嘉团队利用固体废物赤泥和玉米秸秆研制出一种新型功能化生物炭,并将其应用于酸性印染废水的治理工作。相关成果已被环境科学工程领域核心期刊《清洁生产杂志》接收发表。
 
  赤泥是铝冶炼工业中产生的一种碱性工业固体废物。据统计,我国赤泥年产量约8000吨,全球库存赤泥超过20亿吨。赤泥大多被堆积储存在铝土矿废渣处置基地中,造成大量土地资源浪费,对周边的土壤和水体也会形成一定的危害。而玉米秸秆也是一种农业固体废物,具有量大价廉的特点。
 
  针对这两种常见的固体废物,研究人员采用混合热解法,将两种碱性废物和酸性污染物放混合,形成新型功能生物炭复合材料。
 
  该种材料制备过程中,最关键的是解热温度。研究人员首先研究其结构转变机理,了解不同热解温度下材料的组成和形貌变化,热解过程中气态产物的变化。研究发现玉米秸秆的多孔结构,具有去除酸性印染废水中染料的能力,并可以用于处理酸性印染废水。此外,700℃的赤泥中,碳酸钙分解生成了氧化钙,生物炭复合材料可用于中和酸性废水。
 
  印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。每印染加工1吨纺织品耗水100—200吨,其中80%—90%的水会成为废水。纺织印染废水具有有机污染物含量高、水量大、水质变化大、碱性大等特点,属于难处理的工业废水之一。
 
  与其他的酸性染料废水处理方式相比,固体废物制备的生物炭保证废水处理效果,并且将固体废物变废为宝,既解决了其堆放导致的环境问题,又创造了一定的经济收益实现废物回收与废水处理双赢。
 
  此外,这种功能生物炭复合材料还具有磁性。高温热解条件下,玉米秸秆产生的还原性气体将赤泥中的铁氧化物还原为带有磁性的单质铁,可进行磁回收,避免二次污染。此外,该材料还有较强的碱性,在处理酸性印染废水的过程中,既可中和废水的酸性,又可消除材料本身的碱性。
 
  除了本身性能优势突出,热解法制备生物炭的操作过程简单、制备时间短,主体材料制备过程仅为3个小时左右。原料是固体废物,整体成本仅为2500—3500元/吨,成本低廉。
 
  未来,研究人员将探索生物炭材料更加广阔的应用场景以及处理后的废旧污泥开发与应用两个方向探索。

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