Потенциал биоугля для удаления загрязнителей в процессе очистки сточных вод: всесторонний обзор механизмов разделения, технологической интеграции и анализа процессов

Рост урбанизации и индустриализации во всем мире ухудшает качество подземных и поверхностных вод. Биоуголь, получаемый пиролизом агроотходов, лесных остатков, иловых осадков, фруктовых шкурок, птичьего навоза и водорослевой биомассы, зарекомендовал себя как эффективный адсорбент для очистки сточных вод. Химически модифицированный биоуголь, обработанный такими агентами, как ZnCl2, KOH и ZnO/ZnS, показывает улучшенные характеристики по сравнению с немодифицированным биоуглем. Биоуголь из отходного сырья выделяется как устойчивый и эффективный вариант. В данном обзоре рассматриваются методы получения биоугля, предварительной обработки и ключевые свойства, влияющие на его эффективность, с акцентом на исследования, опубликованные за последнее десятилетие. Удаление загрязнителей в первую очередь зависит от типа примесей; основными загрязнителями являются нитраты, фториды, фосфор, аммиак и тяжелые металлы (Cd, As, Pb, Cu). Основные механизмы включают ионообмен, поверхностную комплексацию и физическую адсорбцию, обеспечиваемые мультифункциональными группами биоугля, высокой адсорбционной способностью и большой площадью поверхности. Условия пиролиза, такие как температура и время выдержки, определяют качество биоугля. Инженерный биоуголь, модифицированный легирующими ионами, активацией паром/CO2 или наделённый магнитными свойствами, может обеспечивать до 95% эффективности удаления загрязнителей, сочетая эффективность, экономичность и экологическую устойчивость. Статья предоставляет всестороннее резюме новейших разработок в производстве биоугля, его применении в очистке сточных вод и адсорбционных процессах для удаления загрязнителей и тяжелых металлов за последние десять лет. Кроме того, рассматриваются технико-экономические и исследования регенерации для оценки реализуемости использования биоугля. Перспективы будущих исследований и проблемы подчёркивают роль биоугля в устойчивом управлении отходами и экологической рекультивации, предлагая оптимизированные решения. Ключевые моменты: у инженерного биоугля наблюдается большая площадь поверхности и повышенная эффективность удаления; применение биоугля для удаления загрязнителей из сточных вод может способствовать устойчивому развитию; представлены сравнительные анализы обработанных углей и их механизмов в водоочистке; обсуждается анализ затрат адсорбентов для удаления целевых загрязнителей.