热解湿氧化污泥固体分馏物高效去除阳离子染料：单吸附与多吸附策略的创新应用

为解决污水污泥管理难题和染料污染控制问题，研究人员创新性地将热解（TH）和湿氧化（WO）处理的污泥固体转化为生物吸附剂，开展阳离子染料去除研究。结果显示，WO处理污泥（RSWO）在单吸附系统中对亚甲蓝（MeB）和萨弗兰（SF）的吸附容量分别达196 mg/g和144 mg/g；多吸附系统中，SF因竞争吸附表现更优。该吸附剂可重复使用，为可持续环境修复提供高效、环保解决方案，意义重大。

　　在当今工业化进程中，染料污染已成为全球水环境面临的严峻挑战之一，尤其是阳离子染料如亚甲蓝（MeB）和萨弗兰（SF），它们的高毒性和难降解性对生态系统和人类健康构成直接威胁。同时，污水污泥的堆积问题日益突出，传统处理方法如填埋或焚烧不仅成本高昂，还易引发二次污染。面对这些棘手难题，开发一种既能有效去除污染物又能变废为宝的可持续技术迫在眉睫。为此，研究人员聚焦污水污泥的再利用潜力，探索将预处理后的固体分馏物转化为高效吸附剂的新途径，以期为环境治理注入绿色动力。这项研究发表在《Journal of Environmental Management》期刊上，系统评估了热解（TH）和湿氧化（WO）处理的污泥在单吸附和多吸附系统中的性能，证实了WO处理污泥（RSWO）的卓越吸附能力，为染料废水处理提供了创新方案。

研究人员采用了多个关键技术方法：首先，通过热解（TH）和湿氧化（WO）预处理污水污泥，制备生物吸附剂样本；其次，在单吸附系统中进行吸附实验，测定RSWO对MeB和SF的吸附容量（保留温度25°C和pH条件）；接着，在多吸附系统中模拟竞争吸附场景；然后，应用吸附动力学分析（拟合伪二阶模型）和等温线模型（Langmuir模型用于单吸附，JAMM模型用于多吸附）；此外，进行热力学分析评估吸附自发性；还利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）表征吸附机制；最后，开展再生实验（使用0.1 M HCl）测试RSWO的重复使用性。样本队列来源于预处理污水污泥的固体分馏物，确保了实验的实用性和可扩展性。

吸附性能评估

在单吸附系统中，RSWO对MeB的吸附容量高达196 mg/g，对SF为144 mg/g，表现优异；而在多吸附系统中，SF的吸附容量比MeB高出44–67%，归因于竞争吸附效应。这表明RSWO在复杂废水环境中具有鲁棒性。

动力学与等温线模型

吸附动力学数据一致符合伪二阶模型（pseudo-second-order model），证实化学吸附是速率控制步骤；单吸附平衡由Langmuir模型准确描述，而多吸附系统则更适合JAMM模型，有效解释了吸附位点的异质性和组分间相互作用。

热力学与机制分析

热力学分析显示吸附过程主要是物理吸附，且在单吸附和多吸附系统中均自发进行；FTIR和XPS揭示了关键机制，包括羟基、羧基、醛基和酰胺基团的参与，以及π-π和n-π相互作用，为吸附效率提供了分子层面解释。

再生与稳定性测试

RSWO在四轮吸附-脱附循环中保持高效，尤其对SF在混合系统中表现更佳，使用0.1 M HCl再生后性能稳定，凸显其作为可再生吸附剂的实际应用价值。

研究结论强调，RSWO是一种高效、可再生的生物吸附剂，不仅在单吸附系统中对阳离子染料去除效果显著，还通过竞争吸附机制在多吸附环境中维持性能。讨论部分指出，该技术不仅解决了污水污泥处置难题，还为染料污染控制提供了经济环保的方案，具有广泛工业应用潜力。其重要意义在于推动了可持续环境修复，减少对传统化学吸附剂的依赖，并为类似废弃物资源化研究树立了标杆。