工业污泥制备活性炭促进循环经济：化妆品废水毒性去除研究

为解决化妆品工业废水处理中生物污泥资源化难题，研究人员以护发产品厂活性污泥为原料，通过磷酸活化（450/550 °C）制备活性碳（AC），用于三级处理。结果表明，450 °C制备的AC可使生活污水毒性降低14倍，完全消除工业废水毒性，其效能媲美商业AC，同时副产物生物油具备燃料价值。该研究为工业污泥高值化利用提供了循环经济新范式。

　　

随着全球个人护理品需求激增，化妆品工业废水排放量持续攀升。这类废水中含有溶剂、表面活性剂、染料等新兴污染物（Emerging Contaminants），其复合环境风险尚不明确，但已知具有持久性和生物累积性。化妆品生产采用间歇式工艺，每批次清洗设备会产生高浓度废水，其COD（化学需氧量）>36,000 mg/L、BOD（生化需氧量）>30,000 mg/L，虽经生物处理可去除99%污染物，残留毒性仍威胁水体生态。传统污泥处置方式（如填埋、堆肥）难以应对工业污泥的特殊性，亟需开发符合循环经济的资源化技术。

针对这一挑战，来自米纳斯吉拉斯联邦大学的研究团队创新性地利用护发产品厂活性污泥系统产生的生物污泥，通过磷酸活化结合固定床反应器热解（450/550 °C）制备活性炭（AC），并评估其在三级处理中对生活污水和工业废水的毒性去除效果。相关成果发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》。

研究采用的关键技术包括：1）工业污泥理化特性分析（含水率、灰分等）；2）磷酸活化结合固定床热解制备AC；3）AC表征（孔隙结构、表面官能团等）；4）藻类毒性测试评估处理效果；5）生物油热值及成分分析。

生物污泥特性
原料污泥含水率仅7.1%，但灰分高达50.1%，源于护发产品配方中的无机成分。元素分析显示其碳含量达25.6%，具备AC制备潜力。热重曲线在200-600 °C出现显著失重峰，对应有机物分解。

热解产物表征
450 °C和550 °C制备的AC均呈现无序多孔结构，比表面积分别为303 m²
/g和297 m²
/g，表面富含磷氧基团（P=O、P-O-C）。生物油热值达31.5 MJ/kg，含烷烃、酯类等可作燃料的化合物。

毒性去除效能
450 °C-AC使生活污水急性毒性（藻类测试）降低14倍，工业废水毒性完全消除，效果与商业AC相当。其机理涉及孔隙吸附与表面酸性官能团（-COOH）的协同作用。

该研究证实化妆品工业污泥可作为优质AC前体，其产物能有效破解废水毒性难题。创新点在于：1）首次将护发产品生物污泥转化为高效吸附剂；2）实现"以废治废"的循环模式；3）副产物生物油创造额外经济价值。研究为工业污泥管理提供了兼具环境效益与经济效益的解决方案，对推动清洁生产与可持续发展具有重要实践意义。