变废为宝---CO2与污泥的组合也有大作为？

10万立方米容量的污水处理厂每天可生产干重约60吨的废水混凝污泥(WPCS)。通常这些污泥会进行消化/堆肥等处理，使得WPCS中化学盐的利用效率极低。通过酸化回收明矾混凝剂，将磷酸盐(PO4-P)回收为鸟粪石等方法可以回收WPCS中的化学资源，却存在工艺复杂、成本高的问题。而利用WPCS高有机质、高热值和高Al/Fe(水合)氧化物含量的特性热解开发环境安全的多污染物吸附剂是一种不错的选择。CO2作为气化反应的活化剂，可以与生物质中的挥发性物质发生反应，且铁矿物可以增强CO2的机制作用，降低CO2介导反应的温度，考虑WPCS中的铁(氢)氧化物，使用CO₂代替N₂作为热解气氛似乎是一种有效的方法。

本文利用WPCS丰富的Al/Fe(氢)氧化物，在CO₂和N₂气氛下将WPCS热解为功能炭。研究发现CO₂加速了WPCS中有机物的热分解，而WPCS中的铁(氢)氧化物进一步降低了CO₂介导反应的温度。因此，相较于N2氛围，相应的CO₂氛围产物的比表面积提高了约37%，芳香性更强，Al和Fe的无定形含量分别为201.19±2.25和27.03±0.56 mg/g，同时羧基和羟基等表面官能团的损失更多。此外，CO₂作用下WPCS炭对磷酸盐(15.58±0.19 mg/g)、重金属Pb (II) (37.17±1.25 mg/g)和亚甲基蓝染料(14.45±0.11 mg/g)的吸附性能较好。

总之，本研究提出了一种将混凝污泥转化为资源的双赢策略和多功能吸附剂生产的新候选物。

图4 (a) WCC和WCN以及(b) DCC和DCN在空气条件下具有代表性的质量衰减和DTG曲线

表1 WPCS、DWTS和制备炭在CO₂和N₂气氛下的多污染物吸附能力。误差条表示三次重复实验的标准差。