煅烧纸厂污泥、蒙脱石及其复合吸附剂在处理成熟垃圾填埋场渗滤液方面的对比评估

《Scientific Reports》：Comparative evaluation of calcined paper mill sludge, montmorillonite, and their composite adsorbents for mature landfill leachate treatment

　　

摘要

成熟垃圾填埋场的渗滤液难以处理，因为其中的难降解有机物质会导致高化学需氧量（COD）、强烈的颜色以及较差的生物降解性。本研究比较了煅烧纸浆厂污泥（PMS-A）、蒙脱石（Mt）以及一种新型的煅烧PMS–Mt复合材料在同时去除成熟垃圾填埋场渗滤液中的COD和颜色方面的效果。通过扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线分析（EDAX）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、氮吸附实验以及零电荷点分析对吸附剂进行了表征，并在批量实验中进行了评估。在最佳条件（pH值约7、吸附剂用量80克/升、反应时间90分钟、搅拌速度250转/分钟）下，PMS-A的COD和颜色去除率最高（分别为98%和92%），其次是PMS–Mt复合材料（96%和76%），最后是蒙脱石（50%和60%）。尽管蒙脱石的比表面积最大，但其较低的去除效果表明，表面化学性质和吸附位点的可及性对吸附效果的影响大于比表面积本身。伪二级动力学模型和Elovich模型能够更好地拟合实验数据。COD的吸附过程可以用Freundlich等温线来描述，而不同吸附剂在颜色吸附方面的表现则有所不同。这些经验性模型不能直接证明具体的吸附机制。此外，高达80克/升的吸附剂用量以及能耗较高的煅烧过程仍然是扩大生产规模的重要限制因素。总体而言，PMS-A表现出最强的技术性能，未来需要进一步研究其用量优化、再生方法、连续流操作方式以及技术经济性评估。