近年來,我國的工業(yè)水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)都在高速發(fā)展,,但是環(huán)境保護(hù),、污染治理的工作卻未能及時(shí)跟上,許多生活和工業(yè)廢水未經(jīng)處理就直接流入附近的水體中,,對(duì)水環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重,,特別是水中有機(jī)污染物含量逐漸升高,成分也越來越復(fù)雜,。
目前,,我國水體有機(jī)微污染(如多環(huán)芳烴〈PAHs〉、多氯聯(lián)苯〈PCBs〉,、芳香硝基化合物)日趨嚴(yán)重,,對(duì)飲用水安全和人群健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。更值得關(guān)注的是,,當(dāng)前的水處理技術(shù)尚難以有效去除此類有機(jī)污染物,。因此,尋找經(jīng)濟(jì)高效,、適合于飲用水處理的新型吸附劑已成為環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)之一,。
在國家自然科學(xué)基金等的資助下,浙江大學(xué)環(huán)境科學(xué)系教授陳寶梁等以松針作為生物質(zhì)代表,,通過控制不同炭化溫度(100~700℃),,制備了一系列生物碳質(zhì)吸附劑,并對(duì)制備的生物碳質(zhì)吸附劑的結(jié)構(gòu)和表面特征進(jìn)行了深入研究,。他們以4-硝基甲苯為目標(biāo),,探討了吸附劑在水中對(duì)有機(jī)污染物的吸附性能、機(jī)理及與其結(jié)構(gòu)特征之間的定量關(guān)系,,為制備經(jīng)濟(jì)高效吸附劑以及預(yù)測(cè)其吸附性能與機(jī)制提供了理論依據(jù),。
這一成果發(fā)表在《中國科學(xué)B輯:化學(xué)》2008年第6期上。
難解的水體有機(jī)污染問題
陳寶梁指出,,我國本身就是一個(gè)水資源短缺的國家,,而大量廢水特別是焦化廢水,、精細(xì)化工和染料等難降解有機(jī)廢水未經(jīng)處理直接排放或沒有達(dá)標(biāo)排放,又導(dǎo)致了水質(zhì)性缺水,。
例如,,我國醫(yī)藥制造業(yè)和化學(xué)工業(yè)廢水年發(fā)生量分別為3.16億噸和38.35億噸,而達(dá)標(biāo)排放率僅為57%~63%,;城市生活污水排放量約為195億噸/年,,處理率不到20%。由此造成水污染尤其是持久性有機(jī)污染物(POPs)日益嚴(yán)重,,特別是其中痕量的有機(jī)污染物常具高生物積累性,、“三致”(致突變性、致癌性,、致畸性)效應(yīng),,對(duì)飲用水安全和人群健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
目前對(duì)有機(jī)污染廢水多采用單一破壞處理的方法,,成本高,、浪費(fèi)資源。而以資源化技術(shù)為核心的集成處理工藝,,由于符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念,,開始備受推崇。其中,,吸附法是有機(jī)污染物治理與資源化的有效方法之一,。
陳寶梁評(píng)價(jià),有機(jī)污染物的吸附作用是非常典型的環(huán)境化學(xué)行為,,決定其在土壤和水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化,、歸趨、生物生態(tài)效應(yīng)及修復(fù)或緩解途徑和機(jī)制,,因此,,研究其吸附機(jī)理一直是環(huán)境科學(xué)和土壤化學(xué)的熱點(diǎn)方向之一。
據(jù)陳寶梁介紹,,尋找經(jīng)濟(jì)高效,、適合于飲用水處理的新型吸附劑已成為環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)之一,其中涉及活性炭,、有機(jī)黏土,、三油酸甘油酯-活性炭復(fù)合吸附劑等。目前常用的活性炭對(duì)有機(jī)污染物的吸附機(jī)理為表面吸附,,吸附容量大小取決于比表面積大小,,容易飽和,存在競爭吸附,故在使用過程中需要不斷再生,;因此,,對(duì)親脂性持久性有機(jī)污染物的吸附效果不理想。
“當(dāng)前,,學(xué)界對(duì)環(huán)境友好的生物碳質(zhì)吸附劑的研究幾乎為空白,。”他說。
大有可為的生物碳質(zhì)吸附劑
陳寶梁指出,,環(huán)境中普遍存在的生物碳質(zhì)如木炭,、焦炭、煙炱等,,具有超強(qiáng)的吸附性能,,而我國這方面的資源非常豐富。
據(jù)陳寶梁提供的數(shù)據(jù),,我國每年僅秸稈就產(chǎn)生6億多噸,占世界秸稈總產(chǎn)量的20%~30%,,但其中80%左右被廢棄或燃燒,,浪費(fèi)了大量資源且嚴(yán)重污染環(huán)境。
但是,,如果能夠使這些生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)“二次資源化”,,特別是利用廢棄生物質(zhì)制備高性能的生物質(zhì)吸附材料,用于去除廢水或飲用水中難降解有毒有機(jī)污染物,,就能夠真正實(shí)現(xiàn)以廢治廢,,對(duì)構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì),,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排具有重要意義,。
陳寶梁認(rèn)為,生物碳質(zhì)吸附劑不僅原料來源豐富,、成本低廉,,而且制備工藝簡單、產(chǎn)量高,、結(jié)構(gòu)功能可調(diào),。它還具有多功能的吸附性能,可同時(shí)去除廢水中多種有機(jī)污染物或重金屬—有機(jī)物復(fù)合污染物,,回收再生利用也相對(duì)簡單,。
陳寶梁同時(shí)指出,生物碳質(zhì)吸附劑的吸附機(jī)理,,特別是其與生物碳質(zhì)的結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系尚待深入研究,,這將為模擬“環(huán)境碳黑”設(shè)計(jì)和制備高性能環(huán)境友好的生物碳質(zhì)吸附材料提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。
從“軟碳”到“硬碳”