多层次污泥复合材料的结构设计及其在镉废水净化中的应用

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随着我国扎实推进工业化进程以及大力发展实体工业经济,在形成良好的经济效益的同时,所造成的环境问题是亟待解决的。一方面,在农药、电镀、制革厂和冶金行业中,含镉废水已显然成为一个棘手的环境问题。从工业废水中去除重金属镉,以缓解水体污染问题势在必行。另一方面,含铝污泥是一种水处理过程中形成的固体废弃物,因存量高、产量大且处理能力有限而形成一种难处理的固废污染物。由于污泥中含有丰富铝资源,且具有高比表面积和多孔结构的特性,可用于制备功能化的污泥吸附材料,扩展其资源化利用途径。 针对上述情况,本作品提出了一种可控的手段由含铝污泥衍生的NiO@γ-Al2O3污泥复合材料,以实现高效去除镉。在此过程中,将不稳定的金属化合物转化为化学稳定的金属氧化物,污泥中的有机成分通过高温处理分解。然后,以煅烧污泥为原料,原位生长Ni O纳米晶,煅烧形成多孔结构,得到NiO@γ-Al2O3污泥复合材料。所获得的具有多级孔隙率的NiO@γ-Al2O3污泥复合材料包括尺寸范围为1至3μm的自组装Ni O纳米片。与污泥原料颗粒相比,NiO@γ-Al2O3污泥复合物的比表面积显著增强(116.27 m²/g),有利于污泥表面性能的改善。镉吸附结果表明,最佳剂量为1.5 g/L时,污泥复合材料的最大镉吸附量可达160.12 mg/g,脱镉效率可达99.9%。同时, 污泥复合材料在中性pH条件下表现出较高的吸附容量, 这归因于溶液中镉离子与吸附剂表面质子的交换.值得注意的是,镉离子的解吸采用简单的再生操作,实现吸附剂的再生,再生污泥复合物可循环利用。本工作为固体废污泥的资源化利用提供了一种垃圾资源化策略,并提出了一种具有高表面活性的多层次污泥复合材料,可能为其他固体废物在废水处理中的开发和应用提供启示。