污泥生物炭吸附-还原去除水中六价铬

Adsorption-reduction removal of aqueous Cr(VI) by sludge derived biochar

叶卓丰, 费颖恒*, 李满枝, 关杰扬, 黄桢鸿
广州大学环境科学与工程学院
摘要：在环境污染控制中，铬是最受关注的重金属之一。环境中的六价铬[Cr(VI)]比稳定价态的三价铬[Cr(VII)]有着更强的毒性和流动性，最常用的修复铬污染策略是在还原后进行固定化。生物炭作为一种活性官能团丰富、吸附容量大的富碳材料，近年来备受关注。目前对植物生物质制备的生物炭的研究较多，普遍认为羧基和羟基在Cr(VI)去除中有着非常重要的作用，而污泥质裂解生物炭的性能研究在目前还不是很深入，尤其是对于其较丰富的固有灰分需要进行进一步深入的研究。在本研究中，批量实验的结果表明，水溶液中Cr(VI)的去除对于pH的变化非常敏感，在pH≤2的环境下污泥炭才能有效地去除六价铬。30天的动力学实验结果表明，Cr(VI)的去除路径是吸附Cr(VI)—将Cr(VI)还原为Cr(III)—固定Cr(III)。污泥炭总体的去除率决定于它对Cr(VI)的吸附过程，但吸附受限于污泥炭本身碱度导致的pH上升。低分子量有机酸如乙酸、苹果酸、柠檬酸和草酸在环境中比较常见，在污泥炭去除重金属铬的早期过程中可以起到促进作用，这可能与低分子量有机酸可能提高电子传递过程有关。但这些有机酸并不能提高污泥炭对于Cr(VI)的吸附，故最终的30天吸附实验中污泥炭对Cr(VI)的总去除并没有显著提高。在上述过程中，污泥炭中丰富的含Fe灰分可能以还原剂、电子介体、沉淀剂等形式参与或促进了对Cr(VI)的去除。
关键词：生物炭，污泥，铬，还原，低分子量有机酸