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污泥中含有的重金属限制了污泥及其热解产物的的资源化利用,如何科学、妥善处理污泥中的重金属已经成为当今重要的研究内容之一。污泥微波热解技术因其加热快且均匀、穿透能力强、热量损失小、重金属固定化效果好等优势逐渐引起了人们的广泛关注。然而,微波热解产生的固态产物(生物炭)中的重金属含量差异显著,并受微波功率和热解终温影响,且在很大程度上影响其未来的资源化利用,而目前鲜有研究报道污泥自身特性(含不同浓度的某一重金属)对其中重金属固定化的影响。因此,本研究通过调节微波功率、掺杂不同的重金属浓度(Pb、Zn、Ni)来探究污泥自身特性对模拟污泥中重金属含量分布、形态转化及稳定化的影响,并在此基础上对污泥热解产生的生物炭的资源化利用途径进行了探索研究。研究了不同微波功率及掺杂不同浓度重金属对生物炭中重金属的含量分布和形态转化的影响,结果表明:(1)掺杂Pb和Ni时,Cr、Cu和Ni含量随微波功率升高而增加,1200 W时Cr、Cu和Ni的含量分别提高45.30%、66.67%和106.88%,Pb和Zn的含量则随之减少;掺杂Zn时,重金属Pb的含量随功率升高而降低,平均降低43.89%,Cr、Cu和Ni的含量则在Zn不同浓度时微波作用对其影响各不相同。(2)掺杂Pb对生物炭中的Zn含量的影响较大,使其降低29.55%;掺杂Zn和Ni导致重金属Cr、Cu和Ni在生物炭中含量减少。(3)微波作用更易使重金属从不稳定态向稳定态转化;掺杂Pb提高了Zn的不稳定态,掺杂Zn提高了Cr和Ni的不稳定态,掺杂Ni时Pb、Cr、Ni主要以稳定态为主。(4)FE-SEM、孔隙特性及XRD结果表明污泥经微波热解后产生的生物炭比表面积增大,1200 W时最大为142.46 m2/g,表面孔隙结构发达,晶体结构是重金属得以固化的重要特征。研究了不同功率及掺杂不同浓度重金属对生物炭中重金属的稳定化(浸出特性)的影响及资源化利用,结果表明:(1)微波作用下各重金属的浸出浓度远低于原污泥。(2)掺杂Pb对其他重金属的浸出起促进作用;掺杂Zn时,重金属Pb、Cu和Ni的浸出能力也随着掺杂的Zn浓度的增加而增大,Cr的浸出能力则随之逐渐降低,降低了67.07%,且Pb与Zn之间存在竞争;掺杂Ni促进了重金属Pb和Zn的浸出,Cr和Cu的浸出浓度则随之逐渐减小。(3)微波法制备的污泥炭吸附剂的最佳工艺参数为:微波功率1200 W、微波辐照时间7 min、氢氧化钾活化剂浓度30wt%。SEM和BET表明污泥炭孔隙结构发达,孔径以中孔为主。FTIR表明污泥炭吸附剂的表面有-OH、C=O、C-O、Si-O-C、Si-O-Si官能团。污泥炭吸附染料废水的实验结果表明,污泥炭吸附剂用量为1.4 g、吸附时间为120min、亚甲基蓝初始浓度为50 mg·L-1、溶液的初始pH值为46时吸附效果较好。