合肥研究院由赤泥和玉米秸秆制备出的新型生物炭可处理印染废水

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。玉米秸秆是一种农业固体废物，具有量大价廉的特点。

近期，中科院合肥研究院智能所吴正岩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 Journal of Cleaner Production 接收发表。

针对这两种常见的固体废物，课题组采用二者混合热解的方法，制备出一种新型生物炭，并将其应用于酸性印染废水的处理。该生物炭可吸附印染废水中的染料，同时由于其本身具有磁性，使用完毕后可进行磁回收，避免了对环境的二次污染；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。

本研究以赤泥（RM）和玉米秸秆(CS)为原料，通过热解法制备了功能生物炭复合材料(FBC)。充分表征了不同热解温度下FBC制备过程中形貌和组成的变化以及热解过程中气态产物的变化。研究发现，在CS上产生了多孔结构，使FBC具有去除水中染料的能力。此外，在~700℃的RM中，CaCO3分解生成CaO，表明FBC可用于中和酸性废水。因此，FBC在处理酸性染料废水中表现出了良好的性能，酸性染料废水是一种酸性和染料含量高、处理困难的常见工业废水。此外，FBC具有磁性，这是因为在热解过程中，RM中的氧化铁与CS气体产物(CO)一起还原，生成了磁性零价铁。本研究为废水处理和废物回收提供了一种双赢的策略，该方法具有潜在的应用价值。

技术原理图

论文要点：1、以赤泥和玉米秸秆等固体废弃物为原料，通过高温裂解法制备了FBC。2、对其结构转变机理进行了研究。3、FBC对酸性染料废水具有除染料、减酸的作用。4、废水处理后，FBC可被磁铁吸附。5、固体废物回收与酸性染料废水处理的双赢策略。

该生物炭的制备，不仅为固体废物赤泥与秸秆的利用提供了新的思路，还为工业酸性废水的治理提供了新方法。该工作得到国家重点研发计划项目、中科院STS项目等资助。

来源：新材料资讯、合肥物质研究院

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128887