秸秆生物炭处理印染废水

1 引言

我国纺织、造纸等行业每年使用染料数十万吨,由此产生了大量的染料废水,并带来了巨

大的环境风险.目前,处理染料废水的主要方法有物理化学法和生物处理法,其中,活性炭吸

附法对去除溶解性有机染料有很好的效果,但活性炭的高成本限制了该方法的广泛应用.寻

找高效、廉价的吸附剂替代活性炭可能是提高染料废水处理效率的有效途径之一.生物炭

(Biochar)是生物质在缺氧条件下低温(通常低于 700 ℃)慢速裂解生成的含碳物质,其原料

来源广泛,制备工艺简单,且成本非常低廉,是一种很有潜力的环境功能材料.

生物炭对污染物的吸附性能受到许多因素的影响.一方面,不同来源及不同制备条件会

造成生物炭的比表面积、表面疏水性、孔隙结构等显著不同,从而影响吸附性能;另一方面,

不同工业废水中有机污染物的性质、其他共存物也会显著影响生物炭的吸附处理效果.迄今

为止,大多数的研究关注了生物炭对废水中重金属离子的吸附去除效果,而有关生物炭对亲

水性有机染料的吸附性能及其影响因素尚不清楚.探明不同生物炭对不同类型染料的吸附机

制将有利于实际应用中生物炭的针对性选择.因此,本文主要研究两种不同裂解温度的秸秆

生物炭对两种不同类型有机染料的吸附作用及机制,并针对印染废水的特点,探讨染料性质、

吸附反应温度、pH 和硫酸盐浓度等因素的影响.

2 材料与方法

2.1 生物炭制备与表征

生物炭采用限氧升温炭化法制备(Chun et al., 2004)：干燥后的水稻秸秆碾碎成粉末,

过 0.1 mm 筛后置于石英舟中,在氮气保护的管式炉中于一定温度(500 ℃或 700 ℃)下炭化 4

h;炭化产物用 1 mol·L-1 的 HCl 处理 12 h,过滤并用蒸馏水洗至中性后烘干,得到两种生物

炭,分别标记为 W500 和 W700.采用意大利 CE(ThermoFingnigan)公司的 Flash EA-1112 元素

分析仪、美国康塔公司的 NOVA 2000e 比表面分析仪、荷兰 Phenom 台式扫描电镜、德国布

鲁克 VERTEX 70 傅里叶红外光谱仪表征其基本性质.生物炭的扫描电镜照片如图 1 所示,两

种生物炭的形态并无显著差异,且与文献中利用水热法制备的松针、树叶生物炭,以及葡萄糖

和啤酒酵母生物炭都有类似的形态.

图 1

图 1 生物炭的扫描电镜图片