近日，濟(jì)南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院趙艷俠博士等人在環(huán)境領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Water Research》上發(fā)表了題為“Recycling of titanium-coagulated algae-rich sludge for enhanced photocatalytic oxidation of phenolic contaminants through oxygen vacancy”的學(xué)術(shù)論文。趙艷俠老師為該論文的第一作者兼通訊作者。

在當(dāng)前強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)環(huán)境下，污泥的合理化處置和資源化利用已逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，新興的鈦鹽混凝劑在處理含藻地表水時(shí)展現(xiàn)出強(qiáng)大的混凝性能，但在其混凝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的富鈦除藻污泥，其作為一種化學(xué)廢物對(duì)于生物環(huán)境健康具有不利的影響。目前，比較常用的污泥處置方式為土地填埋和傾倒入海，但這兩種都并非是安全、高效、環(huán)保的污泥處置方式。首先，上述兩種方式的處理成本較高，處理過(guò)程較復(fù)雜，同時(shí)還會(huì)占用較多的城市用地空間；其次，富藻污泥在堆放過(guò)程中會(huì)釋放藻毒素，這會(huì)對(duì)土壤環(huán)境和水生生物造成嚴(yán)重危害；再次，鈦鹽除藻污泥中存在豐富的鈦資源，土地填埋和傾倒入海的污泥處置方式并不利于資源的回收再利用。因此，開(kāi)發(fā)一種合理地處置鈦鹽除藻污泥的方式，使其能夠“變廢為寶”，實(shí)現(xiàn)資源的再利用對(duì)當(dāng)前環(huán)境保護(hù)及公共衛(wèi)生安全具有重要意義。

為了合理、高效、環(huán)保地解決鈦鹽除藻污泥的處理處置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥中鈦的資源化利用，本文通過(guò)簡(jiǎn)單的煅燒法和水熱法對(duì)鈦鹽除藻污泥進(jìn)行處理，成功制備了不同形貌的功能性TiO2納米材料（TNFs），并將其應(yīng)用于水體中酚類(lèi)有機(jī)污染物的光催化降解。結(jié)果顯示，通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱、煅燒工藝可得到銳鈦型結(jié)構(gòu)的介孔TiO2納米花材料，其具有較大的比表面積（299.4 mg-1）和較窄的禁帶寬度（2.67 eV），回收產(chǎn)品中有少量C元素的摻雜并且其表面有氧空位的產(chǎn)生?；厥账卯a(chǎn)品在處理富含酚類(lèi)有機(jī)化合物的水體時(shí)展現(xiàn)出良好的光催化活性，穩(wěn)定性和普適性，這是由于回收產(chǎn)品中氧空位的形成有效地促進(jìn)了污染物的吸附和光生電子的轉(zhuǎn)移，抑制了光生電子與光生空穴的復(fù)合，從而促進(jìn)了光生空穴、羥基自由基和超氧自由基等活性氧類(lèi)型的生成，進(jìn)而增強(qiáng)了納米TiO2的光催化活性。鈦鹽混凝處理后所得污泥，經(jīng)水熱和煅燒后，約60%可被轉(zhuǎn)化為功能性TiO2納米材料而被再應(yīng)用于水處理中。本工藝不但可以合理、安全地解決鈦鹽除藻污泥處理處置的問(wèn)題，并且還可以為納米TiO2的大規(guī)模生產(chǎn)節(jié)省約三分之一的成本。

本論文的研究結(jié)果合理、高效地實(shí)現(xiàn)了鈦鹽除藻污泥的處理處置以及鈦鹽除藻污泥中鈦的資源化回用，可以為污泥處理、環(huán)境保護(hù)、公共衛(wèi)生以及產(chǎn)生高效經(jīng)濟(jì)的副產(chǎn)品方面提供了巨大的參考價(jià)值。本研究受?chē)?guó)家自然科學(xué)基金和山東省自然科學(xué)基金的資助。

撰稿：高蓉蓉        編輯：張偉        編審：叢曉峰