城市环境研究所在制革污泥无害化资源化研究中取得进展
发布时间:2023-06-21来源:汪印研究组
中国皮革及其制品产量位居世界前列,而作为全国皮革行业重点产区,皮革业是福建省传统优势产业之一。制革过程中产生的大量含铬污水,通过在物理化学处理过程去除废水中溶解的铬,形成了大量的含铬污泥。制革污泥不仅含有相当数量的病原微生物和易腐化发臭的有机污染物,而且还存在着大量具有致癌致畸风险的含铬化合物,因此,制革含铬污泥已被归类为危险废物(HM21)。迄今为止,制革含铬污泥的合理处理处置一直未能得到很好解决,成为制约行业发展的严重障碍。
基于此,汪印研究团队在长期研究污泥热解资源化技术的基础上,开展了制革富铬污泥热解资源化制备生物炭,并资源化利用回用于含铬污水中六价铬的去除的研究工作。本研究系统地阐述了制革富铬污泥热解过程中铬的稳定机制以及生物炭对制革废水中六价铬的去除性能及机理探究。研究结果表明,提高热解温度有利于铬的稳定,并显著降低了生物炭中六价铬的比例,潜在环境风险明显降低。同时,研究人员证实了铬的稳定主要归因于铬嵌入到生物炭的碳基质中以及含铬物质从非晶态Cr(OH)3转变为晶态(FeMg)Cr2O5等晶体状态等作用。生物炭在低pH条件下表现出对污水中六价铬极为优越的吸附能力,热解温度800℃下所制备的生物炭的最大吸附容量可达352 mg Cr(VI)/g,且其吸附过程符合Langmuir吸附等温线和拟二级动力学模型,静电作用和还原反应是该生物炭对Cr(VI)吸附的主要机制。总体而言,这项研究为皮革行业含铬废弃物的无害化处理和资源化利用提供了一种新的策略。
相关研究成果以A novel strategy of tannery sludge disposal - converting into biochar and reusing for Cr(VI) removal from tannery wastewater为题,于2023年4月在环境领域期刊Journal of Environmental Sciences上在线发表。中国科学院城市环境研究所李智伟博士生为第一作者,汪印研究员为通讯作者。同时,余迪博士生、王兴栋博士生、刘学蛟博士、许珍工程师共同参与和指导了本项工作。本研究得到东南亚国家生物质废弃物资源化永续发展的技术研发和应用示范项目(No. ANSO-CR-KP-2021-08),福建省中科院STS计划配套项目(Nos. 2020T3036, 2022T3065等),中国科学院A类战略性先导科技专项(No. XDA23030301)以及福建省社会发展引导性项目(No. 2022Y0080)的资助。
制革污泥热解过程中铬的固化稳定化机制及其生物炭对 Cr(VI) 的吸附机理
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