新型活性炭技术助力工业废水治理

工业废水中染料和酚类化合物的污染正严重威胁水质安全，进而影响人类健康与生态环境。为实现联合国可持续发展目标第6项（清洁饮水和卫生设施），采用新型材料与创新工艺处理工业废水已成为关键。相关研究聚焦于通过吸附和催化臭氧氧化技术，利用活性炭的吸附与催化特性，高效去除有害有机化合物。

研究团队提出一种低成本、可持续的活性炭合成方法，利用集成式炉-微波工艺，以荆棘灌木（prosopis juliflora）等环境入侵植物为生物质原料。这种来源广泛、成本低的废弃生物质，为活性炭的可持续生产提供了理想原料。实验表明，采用集成活化法制备的活性炭性能优于传统工艺。

研究进一步探讨了磷酸和氢氧化钾作为活化剂对活性炭理化性质的影响，并采用序贯i-zui优实验设计优化合成工艺。通过sem、edx、bet、ftir、tga及零电荷点分析等手段，对优化后的活性炭进行了全面表征。在批次及连续填充柱实验中，该活性炭对4-酚及真实工业废水的处理效果显著。

在氧化工艺中，活性炭被用作臭氧催化氧化催化剂，加速工业废水中污染物的降解。研究团队设计了一种气升式反应器，通过增强液体循环和活性炭悬浮，显著提升了化学需氧量（cod）的去除效率。实验显示，该反应器可在30分钟内将印染废水初始cod从3000 mg/l降低80%，性能远超传统半间歇反应器和鼓泡柱。研究还系统考察了进料浓度、催化剂投加量、ph值及臭氧浓度对cod去除的影响，并优化了气升式反应器中的集成处理工艺，验证了催化剂在处理有机污染物时的催化活性与可重复使用性。