東北地理所在改性生物炭去除汞污染及其效費比評估方面取得重要進展
生物炭是一種有效去除廢水中汞(Hg(II))的環境友好型材料，但其大規模應用仍受到生物炭較高的制備成本限制。因此，迫切需要進行技術經濟評估以量化生物炭制備的成本效益比，推動其從實驗室走向市場。
東北地理所濕地生物與環境學科組研究人員，利用工業副產品硫化鈉和松木末在馬弗爐中制備改性生物炭，并從有效性、安全性、經濟性三方面系統評估了改性生物炭對廢水中Hg的去除效率、吸附穩定性與效費比，為推動生物炭工業化生產和規?；瘧锰峁┗A數據和指導。
研究結果表明：在300℃條件下制備的硫化鈉改性生物炭(SBC300)相比500℃和700℃有著更高的Hg(II)去除能力，對模擬廢水中Hg的去除率高達96.4%，對實際廢水中Hg的去除率高達70.2%。通過解吸實驗、動力學實驗以及SEM和XPS表征，發現SBC300的Hg凈化機制主要為表面吸附和C-S，C-S-C官能團與Hg(II)在表面形成穩定的HgS沉淀，且解吸率極低，表明SBC300吸附Hg后具有較高的穩定性。通過制備工藝能源與原材料消耗、產率、去除率及穩定性三方面評估發現，利用SBC300從廢水中去除1g汞的成本僅為1.74美元，與未改性生物炭相比經濟性提高24.7%。
圖1未改性生物炭(UBC)和改性生物炭(SBC)的Hg(II)去除率和解吸率
圖2UBC300(a，b)和SBC300(c，d)吸附前(a，c)和吸附后(b，d)的SEM圖像
圖3 C1s (a)、S2p (b)和Hg4f (c) 吸附吸附 Hg 前后的XPS光譜
相關研究成果發表在工程技術領域重要期刊FUEL上，論文第一作者為濕地生物與環境科學科組碩士研究生趙雯雯，通訊作者為張仲勝研究員。該研究得到了國家自然科學基金(U20A2083. U19A2042)和國際科學組織聯盟專業協會(ANSO-PA-2020- 14)的資助。
論文信息：
Zhao, W., Zhang, Z., Xin, Y., Xiao, R., Gao, F., Wu, H., ... & Lu, K. (2024). Na2S-modified biochar for Hg (II) removal from wastewater: A techno-economic assessment. Fuel, 356. 129641.
原文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S001623612302255X
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