Page 219 - 《精细化工》2020年第12期
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第 12 期 马 蕊，等: 硫酸盐还原剩余污泥-生物炭制备及其对 Cr(Ⅵ)去除 ·2581·
在 500 ℃热解条件下制备的生物炭 BC-500 及 1 可见，BC-500 由不规则结构团聚堆积形成，
SBC-500，其水溶液的 pH 分别为 9.47 及 9.41，均呈 SBC-500 材料孔道结构明显，呈现凹凸不平的吸附
高碱性，而硫酸盐还原剩余污泥及浓缩池污泥 pH 分 空穴，材料呈多孔结构，这一现象与 BET 分析结果
别为 6.50 及 6.64，热解后材料的 pH 增加可能是由于 相一致，即与 BC-500 相比，SBC-500 的比表面积及
有机酸和碳酸盐分解后灰分中碱盐的释放造成的 [24] 。 孔容值均增加（表 1）。分析其原因可能为 SRS 原料
将污泥热解制备成生物炭，对酸性水体的修复具备 内含有的 SO 2 、CS 2 、C 2 H 6 S 2 、H 2 S、CH 4 S 等含硫气
一定调节潜力 [17] 。BC-500 及 SBC-500 灰分分别为 态产物，在热解过程中从材料中得到逸散，使得材
53.94%、55.78%，产率分别为 55.03%及 57.04%。 料孔隙结构增加明显 [18] 。同时，由图 1d~f 可观察到，
如表 1 所示，与大多数研究者制备的污泥基生物炭 SBC-500 生物炭内部镶嵌着不规则结构，可能由于
相比，本研究制备两种生物炭 BC-500 及 SBC-500 在生物处理含硫废水过程中，部分硫化物与添加的
产率较高，有利于其大规模制备及工业化生产。 微量金属元素反应，包裹于硫酸盐还原污泥内，经
2.2 生物炭 SEM 分析 过热解，仍保留在材料内部，因此表现出不规则边
图 1 为 BC-500、SBC-500 的 SEM 照片。由图 缘结构 [25] 。
图 1 不同放大倍数下 BC-500（a~c）和 SBC-500（d~f）的 SEM 图
Fig. 1 SEM images of BC-500 (a~c) and SBC-500 (d~f) at different magnifications
2.3 生物炭 BET 分析 物炭材料产率（57.04%）。与其他制备污泥基生物炭
表 1 列出基于 BET 及 BJH 模型计算的不同生 相比 [18-24] ，本研究以硫酸盐还原剩余污泥制备生物炭
物炭比表面积、孔容及平均孔径。与 BC-500 相比， 具有较大比表面积。
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SBC-500 比表面积从 10.24 m /g 提高到 17.90 m /g， 图 2 及图 3 分别为 N 2 吸附-脱附等温线及孔径
BC-500 及 SBC-500 总孔容分别 为 0.0293 及 分布图。由图 2 可见，两种生物炭样品在吸附压力
0.0423 mL/g，以 SRS 制备的生物炭比表面积及总孔 较高区间（p/p 0 >0.8），气体吸附线急剧上升，N 2 吸
容明显提高，孔隙结构得到改善。如表 1 所示，王 附量出现明显增强，发生中孔毛细凝聚，呈现典型
格格等 [13] 通过加入酸、碱对制备的生物炭进行改性， 的 H2 型迟滞回线型，且对应表现出Ⅵ型 N 2 吸附-
但比表面积仍低于本研究制备 SBC-500。YIN 等 [17] 脱附等温线 [10] 。由图 3 可知，主孔孔径约 4 nm，两
以盐酸与水体积比 1∶9 的盐酸水溶液对污泥基生 种碳材料平均孔径均在 9~12 nm 内（表 1），以介孔
物炭进行改性，材料的比表面积得到明显提高，但 结构为主，丰富的介孔结构可有效增强碳材料对污
其制备材料产率（45.10%）低于本研究 SBC-500 生 染物的吸附能力。
