优化复合矿物材料高效处理棉浆黑液：多污染物协同去除机制与工程应用研究

推荐：针对棉浆黑液(CPBL)高色度、高碱性和难降解特性，研究人员开发了优化复合矿物吸附剂(OCMA)，通过组分调控实现化学需氧量(COD)、氨氮和色度的协同高效去除。实验表明OCMA在最佳条件(3:1配比、0.8 g/L投加量、25℃、pH 7)下对三者的去除率分别达93%、80%和96%，为工业废水处理提供了经济环保的新型解决方案。

　　

棉浆黑液(CPBL)作为棉短绒制浆过程中产生的高污染废水，具有色度深、碱性强、可生化性差等特点，传统处理方法效率低且成本高昂。随着全球水资源短缺问题加剧，工业废水的高效处理成为解决干旱半干旱地区生态发展约束的关键。中国科学院新疆生态与地理研究所的研究团队创新性地设计了一种基于天然矿物的优化复合矿物吸附剂(OCMA)，通过精确调控组分比例，实现了对CPBL中多污染物的协同去除。

研究采用扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等多尺度表征技术，结合吸附动力学实验，系统评估了OCMA的性能。实验所用CPBL样品来自新疆某化纤厂，主要矿物材料由River Environment综合技术研究院提供。

3.1 材料优化
通过对比两种矿物材料（改性沸石为主的Material I和伊利石为主的Material II）的吸附性能，发现3:1的复合比例能平衡色度(96%)、COD(93%)和氨氮(80%)的去除效果。

3.2 材料表征
SEM显示OCMA具有不规则片层结构，BET测得比表面积为21.52 m²/g，微孔面积占44%。FTIR证实吸附过程未产生新官能团，XRD鉴定出石英、斜发沸石和方沸石晶相。

3.3 关键影响因素
在pH 7、25-30℃、0.8 g/L投加量条件下性能最优。动力学研究表明吸附过程符合准二级模型(R²>0.999)，化学吸附占主导。

3.4 多污染物去除能力
OCMA对总有机碳(TOC)、生化需氧量(BOD)和总碱度(TA)的去除率分别达78%、89%和75%，五次循环使用后仍保持60%以上的色度去除效率。

这项发表于《Environmental Technology》的研究，通过构建石英-沸石-方沸石复合体系，实现了物理吸附与化学吸附的协同增效。该技术不仅为CPBL处理提供了新思路，更推动了矿物材料在工业废水领域的资源化应用，对实现"双碳"目标下的环境治理具有重要示范意义。研究揭示的组分-结构-性能关系，为设计高效复合吸附剂提供了理论依据，其简单操作、低成本和高效率的特点，特别适合在新疆等干旱地区推广实施。