明矾强化牛毛废弃物生物炭处理植物油精炼废水的效能评估及资源化利用研究

本研究针对植物油精炼废水高色度、高硫酸盐污染难题，创新性地采用明矾强化的牛毛废弃物生物炭（biochar）作为吸附剂，通过FTIR、XRD、SEM-EDX表征其多孔结构和C-O/OH- 官能团特性。实验证明该材料对色度去除率高达98%（40分钟静态吸附），硫酸盐去除率74%（10分钟），且处理后废料作为肥料使玉米叶面积指数提升34%。该研究为工业废水处理与农业资源循环提供了可持续解决方案。

　　

在全球水资源危机与工业污染双重压力下，植物油精炼行业每年产生大量高色度、高硫酸盐废水，其COD（化学需氧量）和BOD（生物需氧量）严重威胁水体生态。传统铝盐混凝法虽能沉降悬浮物，却无法有效去除溶解性污染物，且残留铝可能引发阿尔茨海默病。更棘手的是，喀麦隆等发展中国家每年屠宰近80万头牛产生的牛毛废弃物长期露天堆放，成为疾病传播温床。如何将这两种环境负担转化为资源？来自喀麦隆的研究团队在《Sustainable Chemistry One World》发表的研究给出了创新答案。

研究团队采用双桶热解法（465°C）将牛毛转化为高碳含量（69.36%产率）生物炭，通过明矾强化构建复合吸附系统。关键技术包括：1）FTIR/XRD/SEM-EDX多模态表征材料特性；2）静态/动态吸附实验评估色度（VIS分光光度法）和硫酸盐（离子色谱法）去除效率；3）34天玉米盆栽实验验证废料肥效。

关键结果

1. 材料特性：FTIR显示生物炭富含C=O、N-N等官能团，XRD证实其石墨化结构（110/111晶面），SEM揭示发达孔隙结构。EDX证实碳含量达78.9%，为吸附提供丰富活性位点。
2. 吸附动力学：静态条件下色度去除遵循准二级动力学（K_L
   =478.468 ABS g^-1
   ），硫酸盐则符合Langmuir模型（0.619 L g^-1
   ）。动态搅拌20分钟即可达平衡，色度去除率95%显著高于硫酸盐的77%。
3. 环境因子影响：pH 4-10时色度完全去除，而硫酸盐仅在pH 6达最佳；温度25°C时色度去除率97%，20°C时硫酸盐去除率86%，表明二者吸附机制差异。
4. 资源化验证：废料施肥组玉米叶面积指数（282.2±36.7 cm²
   ）较对照组（210.5±13.5 cm²
   ）提升34%，吸附的磷酸盐等营养物质显著促进生长。

这项研究首次证实牛毛生物炭-明矾复合体系可同步解决工业废水治理与农业固废资源化难题。其创新性在于：1）开发低成本吸附剂（每吨牛毛可产693.6 kg生物炭）；2）突破传统混凝法对溶解性污染物去除瓶颈；3）建立"废水处理-废料施肥"闭环模式。未来研究可优化生物炭制备工艺以提升硫酸盐吸附选择性，并探索其他作物应用潜力。该成果为发展中国家实现环境-经济协同发展提供了可复制范式。