Page 57 - 《精细化工》2022年第1期

第 39 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.39, No.1
202 2 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2022

综论
污泥生物炭基催化剂在高级氧化水处理的应用

2
1
1*
陈冠益 1,3 ，余 洋 ，李 宁 ，颜蓓蓓 ，侯立安 1,4
（1. 天津大学 环境科学与工程学院，天津 300350；2. 天津大学 国际工程师学院，天津 300350；3. 天
津商业大学 机械工程学院，天津 300134；4. 西安高新技术研究所，陕西 西安 710025）

摘要：污泥作为污水处理过程的残留物，含有多种重金属、有机物以及微生物等污染物，严重危害环境和人体
健康。污泥衍生的生物炭基材料具有优良的孔隙结构、表面电荷分布以及含氧基团，在高级氧化水处理领域显
示出极大潜力。目前，多种污泥生物炭基催化剂成功应用于光催化、过硫酸盐活化以及芬顿等氧化体系，显示
出较高催化活性。系统地总结了污泥生物炭基材料的制备方法；全面阐述其在不同氧化体系的应用及作用机理。
指出未来污泥生物炭基催化剂的稳定性需进一步增强，以防所含重金属等污染组分释放；同时，污泥生物炭在
动态连续流反应器中的催化活性和循环再生能力需进一步考察，以增强实际工业化应用潜力。
关键词：污泥生物炭；高级氧化；水处理
中图分类号：X703 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2022) 01-0047-09 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Application of sludge biochar-based catalysts in advanced
oxidation processes for water treatment

1,4
1
1,3
2
1*
CHEN Guanyi , YU Yang , LI Ning , YAN Beibei , HOU Lian
(1. School of Environmental Science & Engineering, Tianjin University, Tianjin 300350, China; 2. Tianjin International
Engineering Institute, Tianjin University, Tianjin 300350, China; 3. School of Mechanical Engineering, Tianjin
University of Commerce, Tianjin 300134, China; 4. Xi′an High-Tech Institute, Xi′an 710025, Shaanxi, China)
Abstract: Sludge, as the residue after sewage treatment, contains various heavy metals, organic matter and
microorganisms, which is seriously harmful to the environment and human health. Sludge-derived biochar-
based materials exhibit promising application prospect in the field of advanced oxidation processes for
water treatment due to their favorable porous structure, excellent surface charge distribution and abundant
oxygen-containing functional groups. At present, multiple sludge biochar-based catalysts with high catalytic
activity have employed successfully in the photocatalysis, persulfate activation and Fenton oxidation
systems. Herein, the preparation methods of sludge biochar-based materials are summarized systematically.
In addition, the application and mechanisms of sludge biochar-based catalysts in different oxidation systems
are analyzed comprehensively. It is pointed out that the stability of sludge biochar-based catalysts should be
further enhanced to prevent the release of heavy metals and other contaminants in the future. Meanwhile,
the catalytic activity and recyclability of sludge biochar-based catalysts in the continuous-flow reactor
should be further investigated to enhance the potential of practical industrial application.
Key words: sludge biochar; advanced oxidation processes; water treatment

随着经济社会的快速发展，污泥产量逐年增加。 污泥中营养物质丰富，对其安全处置和资源化利用
近 5 年来，中国污泥年产量由 2015 年的 3359 万 t 就显得尤为重要。由污泥热解制得的生物炭具有较
增加至 2019 年超过 6000 万 t（均以含水率 80.0% 大的比表面积、稳定的孔隙结构、丰富的表面官能
计） [1-2] 。污泥中含有的重金属、难降解有机物、微 团、良好的表面电荷负载等，在高级氧化水处理领
[4]
[3]
生物等，对环境以及人体具有毒害作用 。同时， 域表现出较大的应用潜力 。

收稿日期：2021-07-17; 定用日期：2021-09-18; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210730
基金项目：深圳市国际合作研究项目（GJHZ20200731095801005）
作者简介：陈冠益（1970—），男，教授，E-mail：chen@tju.edu.cn。联系人：李 宁(1989—)，男，副教授，E-mail：liningec@tju.edu.cn。