改性活性污泥生物炭對水中苯酚吸附性能研究

費(fèi)永鑫，馬會強(qiáng)，李爽

改性活性污泥生物炭對水中苯酚吸附性能研究

費(fèi)永鑫，馬會強(qiáng)，李爽

（遼寧石油化工大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

以城市生活污水處理廠污泥為原料、碳酸氫鈉為綠色活化劑、磷酸銨為氮磷源，采用真空熱解法制備改性污泥生物炭，并采用SEM、FT?IR對材料進(jìn)行了表征分析。結(jié)果表明，污泥生物炭改性后，可顯著提高生物炭比表面積和孔隙度，以及N—H和C—O數(shù)量。研究了改性污泥生物炭投加量、污染物質(zhì)量濃度、反應(yīng)溫度和pH等條件對苯酚吸附效果的影響，以及吸附的過程與機(jī)理。結(jié)果表明，改性污泥生物炭對苯酚有更好的吸附效果，吸附率隨改性污泥生物炭投加量的增大而增大；當(dāng)污染物質(zhì)量濃度增大時，吸附率降低；反應(yīng)溫度越高，吸附效果越好；酸性條件有利于反應(yīng)的進(jìn)行。改性污泥生物炭對苯酚的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)，吸附機(jī)理為單分子層吸附和不均勻的表面吸附。改性污泥生物炭具有良好的再生利用性能，可為污泥資源化利用及廢水中苯酚的處理提供有效途徑。

活性污泥； 改性； 原位熱解； 苯酚； 吸附

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，以及經(jīng)濟(jì)及社會的進(jìn)步，生活污水的排放量逐漸增大，在處理污水的過程中產(chǎn)生大量的污泥。2018年以前，我國設(shè)計并建成4 000多座城鎮(zhèn)污水處理廠，污水日處理量達(dá)到1.82億t[1]。有機(jī)物是污泥中含量較多的物質(zhì)，且進(jìn)入環(huán)境體系中難以降解，存留周期長，對環(huán)境造成極大的污染。因此，實(shí)現(xiàn)污泥的“四化”處理，對提高經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。

生物殘體在氧氣不足的條件下經(jīng)過高溫?zé)峤鈺r形成一種含碳豐富的固體物質(zhì)即生物炭，同時產(chǎn)生合成氣、液態(tài)焦油和CO2等副產(chǎn)品[2]。生物炭中的有機(jī)組分隨著熱解溫度的升高、熱解時間的增加逐漸減少，而灰分含量隨著熱解溫度的升高和熱解時間的增加逐漸增大，比表面積和內(nèi)部孔隙也會隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。高溫?zé)崽幚砦勰喽瞥傻纳锾?，其比表面變大，孔隙更加豐富呈多孔結(jié)構(gòu)，官能團(tuán)數(shù)量增加[3]。對生物炭進(jìn)行改性處理，可以提高生物炭的吸附性能，這是因?yàn)樯锾康谋缺砻娣e、孔結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)和元素負(fù)載得到改變。活化和修飾是對生物炭進(jìn)行改性的方式。一般的物理活化劑有CO2、氨混合物、空氣、氧氣及其混合物等；化學(xué)活化劑有鹽酸、磷酸、硝酸、硫酸等酸，氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿，氯化鎂、氯化鋅、碳酸鉀、碳酸鈉等鹽[4]。修飾方法主要有負(fù)載N、P、S、B等元素，氧化鋅，氧化錳，氧化鎂，水合氧化鋁，納米金屬氧化物，以及磁性生物炭復(fù)合材料和功能性材料[5]。

苯酚是一種弱酸性有機(jī)物，具有毒性、腐蝕性和特殊氣味，室溫下易溶于有機(jī)溶液，溫度高于65 ℃時可溶于水，對人體健康有危害[6]。

本文以污水處理廠污泥為原材料，在700 ℃的溫度下制備污泥生物炭，并以碳酸氫鈉為綠色活化劑，添加磷酸銨進(jìn)行氮磷摻雜改性，使其孔隙更加豐富，比表面積更大，官能團(tuán)數(shù)量增加；采用改性污泥生物炭吸附水中苯酚，探究其影響因素，以期為污泥資源化利用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

試劑：鹽酸、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、磷酸銨、苯酚，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

儀器：DHG?9240A鼓風(fēng)干燥箱，上海海向儀器設(shè)備廠；JA2003N型電子天平，上海佑科儀器儀表有限公司；pHS?25型pH計，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；HZQ?Q型恒溫振蕩器，哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；UV?5100型紫外分光光度計，上海元析儀器有限公司；AF1200?30真空氣氛爐，蘇州贏安楊儀器有限公司；HJ?4A磁力攪拌器，常州市凱航儀器有限公司；SHZ?D（III）真空抽濾機(jī)，河南萊卡儀器設(shè)備有限公司；SU8010場發(fā)射電子掃描顯微鏡，日本日立公司；Nicolet6700紅外光譜儀，賽墨飛世爾科技有限公司。

1.2 材料的制備

污泥生物炭的制備：市政污泥取自遼寧省撫順市三寶屯污水處理廠。將污泥置于85 ℃的鼓風(fēng)干燥箱中烘制干燥12 h，研磨過60目篩儲存?zhèn)溆?。取干燥后的污?0.00 g放入坩堝，并置于真空氣氛爐中（升溫速率為10 ℃/min），在700 ℃的條件下熱解3 h，得到的污泥生物炭用去離子水沖洗5次，抽濾后用恒溫干燥箱烘干，最后將污泥生物炭研磨至直徑0.3 mm以下，儲存?zhèn)溆谩?/p>

改性污泥生物炭的制備：取碳酸氫鈉和磷酸銨溶于去離子水中，加入研磨干燥后的污泥（污泥、碳酸氫鈉和磷酸銨的質(zhì)量比為1.0∶1.0∶0.1），用磁力攪拌器強(qiáng)力攪拌4 h；經(jīng)抽濾后放入坩堝并置于真空氣氛爐中（升溫速率為10 ℃/min），在700 ℃的條件下熱解3 h；得到的改性污泥生物炭用濃度為2 mol/L的鹽酸洗去殘留的鹽，再經(jīng)去離子水沖洗5次使其呈中性，抽濾后用恒溫干燥箱烘干，研磨后儲存，備用。

1.3 分析測試方法

1.3.1材料的表征 采用SU8010場發(fā)射電子掃描顯微鏡進(jìn)行SEM分析，觀察生物炭表面形態(tài)特征；用Nicolet6700紅外光譜儀進(jìn)行傅里葉變換紅外光譜分析，將樣品與溴化鉀混合研磨后進(jìn)行壓片，掃描32次，掃面范圍為4 000～500 cm-1，儀器分辨率為1 cm-1。

1.3.2苯酚吸光度的測定 采用UV?5100型紫外分光光度計，在波長270 nm處測定苯酚的吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算苯酚的質(zhì)量濃度。苯酚的吸附量及去除率計算公式見式（1）及式（2）。

式中，為苯酚的吸附量，mg/g；為苯酚的去除率，%；0為苯酚初始質(zhì)量濃度，mg/L；e為吸附平衡時苯酚質(zhì)量濃度，mg/L；為苯酚溶液體積，L；為生物炭質(zhì)量，g。

1.4 吸附實(shí)驗(yàn)設(shè)計

1.4.1改性前后污泥生物炭對苯酚的吸附效果

分別取0.20 g污泥生物炭、改性污泥生物炭，放入2個100 mL的錐形瓶中，并分別加入質(zhì)量濃度為40 mg/L的苯酚溶液20 mL，放入恒溫振蕩器中振蕩180 min（速度為180 r/min），調(diào)節(jié)溶液初始pH為8，反應(yīng)溫度為25 ℃。每隔一段時間取樣并進(jìn)行測定分析。

1.4.2改性污泥生物炭對苯酚吸附的影響因素

（1）考察改性污泥生物炭投加量對苯酚吸附效果的影響。在質(zhì)量濃度為40 mg/L的20 mL苯酚中分別加入0.05、0.10、0.20、0.30、0.40 g改性污泥生物炭，放入恒溫振蕩器中振蕩（速度為180 r/min），調(diào)節(jié)溶液初始pH為8，反應(yīng)溫度為25 ℃，振蕩時間為150 min。每隔一段時間取樣并進(jìn)行測定分析。

（2）考察反應(yīng)時間對苯酚吸附效果影響。在7個裝有質(zhì)量濃度為40 mg/L的苯酚20 mL的100 mL錐形瓶中，分別加入0.20 g改性污泥生物炭，放入恒溫振蕩器中振蕩（速度為180 r/min），調(diào)節(jié)溶液初始pH為8，反應(yīng)溫度為25 ℃，振蕩不同時間。每隔一段時間取樣并進(jìn)行測定分析。

（3）考察苯酚初始質(zhì)量濃度對苯酚吸附效果的影響。在質(zhì)量濃度分別為20、40、60、80、100 mg/L的20 mL苯酚中，分別加入0.20 g改性污泥生物炭，放入恒溫振蕩器中振蕩（速度為180 r/min），調(diào)節(jié)溶液初始pH為8，反應(yīng)溫度為25 ℃，振蕩時間為150 min。每隔一段時間取樣并進(jìn)行測定分析。

（4）考察反應(yīng)溫度對苯酚吸附效果的影響。在4個裝有質(zhì)量濃度為40 mg/L的苯酚20 mL的100 mL錐形瓶中，分別加入0.20 g改性污泥生物炭，放入恒溫振蕩器中振蕩（速度為180 r/min），調(diào)節(jié)溶液初始pH為8，反應(yīng)溫度分別為20、25、30、35 ℃，振蕩時間為150 min。每隔一段時間取樣并進(jìn)行測定分析。

（5）考察pH對苯酚吸附效果的影響。在3個裝有苯酚質(zhì)量濃度為40 mg/L的苯酚20 mL的100 mL錐形瓶中，分別加入0.20 g改性污泥生物炭，放入恒溫振蕩器中振蕩（速度為180 r/min），反應(yīng)溫度為25 ℃，調(diào)節(jié)溶液初始pH分別為2、8、12，振蕩時間為150 min。每隔一段時間取樣并進(jìn)行測定分析。

1.4.3吸附動力學(xué)模型 采用準(zhǔn)一級與準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方程對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究改性污泥生物炭對苯酚的吸附動力學(xué)。

準(zhǔn)一級動力學(xué)方程：

準(zhǔn)二級動力學(xué)方程：

式中，q為時刻改性污泥生物炭的吸附量，mg/g；e為反應(yīng)達(dá)到平衡時改性污泥生物炭的吸附量，mg/g；1為準(zhǔn)一級動力學(xué)常數(shù)，min-1；2為準(zhǔn)二級動力學(xué)常數(shù)，g/(mg·min)。

1.4.4吸附等溫線模型 采用Langmuir等溫線和Freundlich等溫線對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究改性污泥生物炭對苯酚的吸附過程和吸附行為。

Langmuir方程：

Freundlich方程：

1.4.5改性污泥生物炭的再生利用性能 在質(zhì)量濃度為100 mg/L的20 mL苯酚中加入0.20 g改性污泥生物炭，放入恒溫振蕩器中振蕩（速度為180 r/min），調(diào)節(jié)溶液初始pH為8，反應(yīng)溫度為25 ℃；將達(dá)到吸附平衡的改性污泥生物炭進(jìn)行抽濾，然后浸入0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行解析，解析3 h后再進(jìn)行抽濾；用去離子水洗至中性，用恒溫干燥箱烘干，處理后的改性污泥生物炭用于苯酚吸附實(shí)驗(yàn)，上述解吸?吸附實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次[7]。

2 結(jié)果與討論

2.1 材料表征分析

2.1.1SEM分析 改性污泥生物炭及污泥生物炭的SEM圖如圖1所示。由圖1可以看出，經(jīng)碳酸氫鈉和磷酸銨改性后的生物炭孔隙更加豐富，呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，比表面積增大。其主要原因是碳酸氫鈉和磷酸銨對碳層的腐蝕作用，N、P原子分布在改性污泥生物炭的表面，擁有這種顆粒的結(jié)構(gòu)形態(tài)使改性污泥生物炭的比表面積增大，說明添加一定量的碳酸氫鈉和磷酸銨增加了污泥生物炭孔隙，可以提供豐富的活性點(diǎn)位，增強(qiáng)生物炭對污染物的吸附性能。

圖1　改性污泥生物炭及污泥生物炭的SEM圖

2.1.2FT?IR分析 改性污泥生物炭及污泥生物炭的FT?IR譜圖如圖2所示。由圖2可以看出，污泥生物炭在3 433 cm-1附近的吸收峰對應(yīng)的是N—H伸縮振動峰，2 931 cm-1附近的吸收峰對應(yīng)的是C—H伸縮振動峰，1 611 cm-1附近吸收峰對應(yīng)的是N—H彎曲振動峰，1 059 cm-1附近的吸收峰對應(yīng)的是C—O伸縮振動峰，波數(shù)小于1 000 cm-1的吸收峰對應(yīng)的是P—C和P—O的振動吸收峰[8]；改性生物炭同樣在上述5個區(qū)域內(nèi)存在吸收峰，且在1 059 cm-1附近對應(yīng)的C—O振動峰和3 433 cm-1附近對應(yīng)的N—H振動峰得到增強(qiáng)，表示通過改性增加了生物炭表面的含氮、含氧官能團(tuán)數(shù)量[9]。

圖2　改性污泥生物炭及污泥生物炭的傅里葉紅外光譜圖

2.2 改性污泥生物炭及污泥生物炭對苯酚的吸附效果

改性污泥生物炭及污泥生物炭的苯酚去除率如圖3所示。由圖3可以看出，改性污泥生物炭和污泥生物炭對苯酚的吸附效果差別很大；污泥生物炭在90 min時去除率最大，其值僅為58.78%；改性污泥生物炭在90 min時去除率最大，其值為91.25%，提升32.47%。這說明改性污泥生物炭對苯酚具有更好的吸附能力。

圖3　改性污泥生物炭及污泥生物炭的苯酚去除率

2.3 改性污泥生物炭投加量對苯酚吸附效果的影響

改性污泥生物炭投加量對苯酚吸附效果的影響如圖4所示。由圖4可以看出，改性污泥生物炭的投加量對苯酚的吸附效果有較大影響，隨著改性污泥生物炭投加量的增大，苯酚去除率逐漸增大；當(dāng)投加量為0.20 g時，苯酚去除率為91.25％；當(dāng)投加量為0.30 g時，苯酚去除率為99.41%；改性污泥生物炭投加量為0.40 g時，苯酚去除率幾乎達(dá)到100.00％。

圖4　改性污泥生物炭投加量對苯酚吸附效果的影響

由圖4還可以看出，雖然隨著改性污泥生物炭投加量的增大，苯酚去除率逐漸增大，但是改性污泥生物炭投加量分別為0.30 g和0.40 g時，苯酚去除率相差無幾。另外，通過計算可知，當(dāng)改性污泥生物炭投加量分別為0.20、0.30、0.40 g時，苯酚吸附量依次為3.65、2.65、2.00 mg/g，苯酚吸附量逐漸減小。綜合考慮，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中改性污泥生物炭投加量選擇0.20 g。

2.4 苯酚初始質(zhì)量濃度對苯酚吸附效果的影響

苯酚初始質(zhì)量濃度對吸附效果的影響如圖5所示。

圖5　苯酚初始質(zhì)量濃度對苯酚吸附效果的影響

由圖5可知，苯酚初始質(zhì)量濃度為20 mg/L時，苯酚去除率可達(dá)100.00%；苯酚初始質(zhì)量濃度為100 mg/L時，苯酚去除率為66.22%。通過計算可知，苯酚初始質(zhì)量濃度為20 mg/L時，苯酚吸附量為2.00 mg/g；苯酚初始質(zhì)量濃度為100 mg/L時，苯酚吸附量為6.62 mg/g。綜上，隨著苯酚初始質(zhì)量濃度增加，去除率逐漸降低，吸附量逐漸增大。這是因?yàn)楦男晕勰嗌锾康奈近c(diǎn)位有限，吸附點(diǎn)位競爭吸附，達(dá)到吸附飽和后無法再進(jìn)行吸附。

2.5 反應(yīng)溫度對苯酚吸附效果的影響

反應(yīng)溫度對苯酚吸附效果的影響如圖6所示。由圖6可以看出，當(dāng)反應(yīng)溫度為20 ℃時，改性污泥生物炭的最高苯酚去除率為85.40％；當(dāng)反應(yīng)溫度為35 ℃時，改性污泥生物炭的最高苯酚去除率為94.80％。溫度升高時去除率略微上升，這可能與分子擴(kuò)散有關(guān)，升高溫度有利于吸附的進(jìn)行，說明吸附屬于吸熱反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)溫度為30 ℃和25 ℃時吸附率變化不是很大，為了節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，實(shí)驗(yàn)選擇在25 ℃的溫度下進(jìn)行。

圖6　反應(yīng)溫度對苯酚吸附效果的影響

2.6 溶液的pH對苯酚吸附效果的影響

實(shí)驗(yàn)在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和中性條件下進(jìn)行。溶液pH對苯酚吸附效果的影響如圖7所示。

圖7　溶液pH對苯酚吸附效果的影響

由圖7可以看出，在強(qiáng)酸和中性條件下，改性污泥生物炭的苯酚去除率差別不是很大，但酸性條件下苯酚去除效果更好，可達(dá)100.00％；在強(qiáng)堿條件下苯酚去除率明顯降低，最高值僅為43.20％，并且吸附速率降低。這是因?yàn)椋罕椒釉谒嵝浴⒅行院蛪A性環(huán)境下的存在形式不同，酸性和中性條件下苯酚微溶于水，以分子形態(tài)存在，而在堿性環(huán)境中苯酚發(fā)生電離，以離子形態(tài)存在于溶液中，不利于吸附的進(jìn)行，而且在強(qiáng)堿環(huán)境下苯酚與一些化學(xué)基團(tuán)發(fā)生脫附反應(yīng)從而降低去除率[10]。因此，綜合考慮實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)驗(yàn)選擇在中性條件下進(jìn)行。

2.7 吸附動力學(xué)模型

吸附動力學(xué)模型參數(shù)見表1。由表1可知，以Na?NP?SBC700為吸附劑時，相對于準(zhǔn)一級動力學(xué)模型，改性污泥生物炭對苯酚的吸附更符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型，2=0.999 79＞0.980 00。根據(jù)該模型的假設(shè)，分析推測改性污泥生物炭對苯酚的吸附主要是化學(xué)吸附過程，可能發(fā)生電子交換、共享、絡(luò)合和配位等反應(yīng)[11]。

表1　吸附動力學(xué)模型參數(shù)

2.8 吸附等溫模型

吸附等溫模型參數(shù)見表2。

表2　吸附等溫模型參數(shù)

由表2可以看出，改性污泥生物炭對苯酚的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等溫模型，其中Freundlich吸附等溫模型擬合效果更好，2=0.998 70，說明改性污泥生物炭表面復(fù)雜，為非均勻表面。在Freundlich吸附等溫模型中，若=1，則為線性吸附；1/值越小，說明吸附越容易進(jìn)行。改性污泥生物炭的1/小于0.5，說明苯酚容易被改性污泥生物炭吸附。

2.9 再生利用性能

基于綠色環(huán)保、節(jié)能等方面考慮，研究了改性污泥生物炭吸附苯酚后的再生利用性能，結(jié)果如圖8所示。

圖8　改性污泥生物炭的再生利用性能

由圖8可以看出，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，改性污泥生物炭對苯酚的吸附量略有下降。經(jīng)計算知，經(jīng)過5次吸附?解吸后，改性污泥生物炭的苯酚吸附量仍有初始吸附量的75.85%。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，改性污泥生物炭對苯酚吸附量下降，其原因可能是改性污泥生物炭自身的損失、比表面積和官能團(tuán)數(shù)量的減少導(dǎo)致吸附點(diǎn)位下降[12?13]。

3 結(jié) 論

（1）以城市生活污水處理廠污泥為原料，以碳酸氫鈉為綠色活化劑、磷酸銨為氮磷源制備改性污泥生物炭，顯著提高了污泥生物炭的比表面積和孔隙度，以及N-H和C-O數(shù)量。

（2）與未改性的污泥生物炭相比，改性污泥生物炭對苯酚具有更好的吸附能力，吸附能力提高32.47%。改性污泥生物炭吸附苯酚的最佳投加量為0.20 g，90 min時去除率最大；在25 ℃的溫度下，當(dāng)苯酚初始質(zhì)量濃度為20 mg/L時，改性污泥生物炭的苯酚去除率可達(dá)100.00%；當(dāng)苯酚初始質(zhì)量濃度為100 mg/L時，苯酚去除率為66.22%；在溫度為20～35 ℃時，較高的溫度有利于改性污泥生物炭對苯酚溶液的吸附；酸性條件有利于改性污泥生物炭對苯酚的吸附。

（3）改性污泥生物炭對苯酚的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)，吸附機(jī)理為單分子層吸附和不均勻的表面吸附。

（4）改性污泥生物炭具有良好的再生利用性能，可循環(huán)使用。

［1］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.關(guān)于2017年第四季度全國城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行情況的通報［R］.北京：住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2017．

［2］ 李力，劉婭，陸宇超，等.生物炭的環(huán)境效應(yīng)及其應(yīng)用的研究進(jìn)展［J］.環(huán)境化學(xué)，2011，30（8）：1411?1421.

［3］ Yuan H R，Lu T，Zhao D D，et al.Influence of temperature on product distribution and biochar properties by municipal sludge pyrolysis［J］.Journal of Material Cycles and Waste Management，2013，15（3）：357?361.

［4］ 李蕊寧，王兆煒，郭家磊，等.酸堿改性生物炭對水中磺胺噻唑的吸附性能研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2017，37（11）：4119?4128.

［5］ 杜毅，王向宇.新型納米零價鐵的綠色合成和改性工藝研究進(jìn)展［J］.環(huán)境化學(xué)，2016，35（2）：337?347.

［6］ Zhong W J，Wang D H，Wang Z J.Distribution and potential ecological risk of 50 phenolic compounds in three rivers in Tianjin，China［J］.Environmental Pollution，2018，235：121?128.

［7］ 楊奇亮，吳平霄.改性多孔生物炭的制備及其對水中四環(huán)素的吸附性能研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2019，39（12）：3973?3984.

［8］ 周丹，劉博，陳思遠(yuǎn)，等.磷摻雜碳材料的制備、表征及應(yīng)用進(jìn)展［J］.工業(yè)催化，2020，28（6）：7?17.

［9］ 呂麗娟.松子殼基氮摻雜多孔碳材料的制備及其雙功能應(yīng)用研究［D］.北京：北京化工大學(xué)，2018.

［10］ 查飛，于霞，朱鈺，等.花椒籽廢渣制備活性炭及其對對硝基苯酚的吸附行為［J］.西北師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，52（2）：60?67.

［11］ 程瓊.玉米秸稈活性炭的改性及處理對苯二酚廢水的研究［D］.太原：中北大學(xué)，2016.

［12］ 馬鋒鋒，趙保衛(wèi)，刁靜茹，等.磁性生物炭對水體中對硝基苯酚的吸附特性［J］.中國環(huán)境科學(xué)，2019，39（1）：170?178.

［13］ 周廣林，張釗，劉世成，等.活性炭基Cu?Cr吸附劑的制備及脫COS性能的研究［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報，2022，35（1）：56?62.

Study on Adsorption Performance of Modified Activated Sludge Biochar for Phenol in Water

Fei Yongxin， Ma Huiqiang， Li Shuang

（School of Environmental & Safety Engineering，Liaoning Petrochemical University，F(xiàn)ushun Liaoning 113001， China）

Using sludge from municipal sewage treatment plants as raw materials, sodium bicarbonate as green activator, and ammonium phosphate as nitrogen and phosphorus source, modified sludge biochar was prepared by vacuum pyrolysis. SEM and FT?IR were used to characterize and analyze the materials. The results show that the modified sludge biochar can significantly increase the specific surface area and porosity of the biochar, as well as the number of N-H and C-O. By changing the dosage of modified sludge biochar, pollutant mass concentration, reaction temperature and pH value and other conditions, the effect of modified sludge biochar on phenol adsorption was studied, and the adsorption process and mechanism were studied. The results show that the modified sludge biochar has a better adsorption effect on phenols, and the adsorption rate increases with the increase in the dosage of sludge biochar; when the pollutant mass concentration increases, the adsorption rate decreases; the higher the temperature, the better the adsorption effect; the acidic conditions are more suitable for the reaction. The adsorption process of modified sludge biochar for phenols conforms to quasi?second?order kinetics, and the adsorption mechanisms are monolayer adsorption and uneven surface adsorption. Modified sludge biochar has good recyclability and it can provide an effective way for the resource utilization of sludge and the treatment of phenols in wastewater.

Activated sludge； Modification； In?situ pyrolysis； Phenol； Adsorption

X799

A

10.3969/j.issn.1672?6952.2022.03.004

1672?6952（2022）03?0019?06

http：//journal.lnpu.edu.cn

2021?03?24

2021?05?07

遼寧省教育廳基本科研項(xiàng)目（L2017LQN001）；遼寧省高等學(xué)校創(chuàng)新人才項(xiàng)目（LR2016059）。

費(fèi)永鑫（1994?），男，碩士研究生，從事固體廢物資源化方面的研究；E?mail：740305549@qq.com。

馬會強(qiáng)（1982?），男，博士，教授，從事廢水高級氧化處理方面的研究；E?mail：mahuiqiang0921@126.com。

（編輯 宋錦玉）