После того, как вы смываете воду в туалете, сливаете воду или стираете белье, сточные воды проходят через канализационную систему и попадают на очистные сооружения. В результате образуются остаточные твердые отходы, называемые осадками сточных вод, которые могут содержать тяжелые металлы, химические вещества и болезнетворные микроорганизмы. Большое количество осадков сточных вод, образующихся во всем мире, создает экологические проблемы из-за высокого уровня загрязняющих веществ. Однако исследователи из Университета Кордовы в Испании разработали устойчивый и упрощенный метод преобразования осадка сточных вод в ценный активированный уголь, который можно использовать в широком спектре промышленного и жилищного секторов.

В последние годы интерес к пиролизу (высокотемпературному термическому разложению материалов в инертной атмосфере) вызывается как метод переработки осадков сточных вод в ценный активированный уголь. Поскольку до сих пор существуют большие пробелы в знаниях о том, возможен ли этот процесс, исследователи начали здесь.

Используя неочищенный осадок сточных вод, обработанный биологическим процессом (в котором для очистки сточных вод используются микроорганизмы), исследователи сначала высушили осадок в печи, чтобы удалить из него высокое содержание влаги. Высушенный продукт затем измельчают в кофемолке в порошок и смешивают с активатором.

Активаторы активируют или ускоряют термохимические реакции и необходимы для получения активированного угля из осадка сточных вод. Исследователи выбрали гидроксид калия (KOH), поскольку он недорогой и экологически чистый, и попытались использовать более низкие пропорции, чтобы сделать процесс более устойчивым и снизить потребление ресурсов, загрязнение окружающей среды и конечные производственные затраты. После активации порошок ила пиролизуется и карбонизуется в анаэробных условиях, а затем обрабатывается соляной кислотой для очистки и удаления определенных минералов.

Исследователи изучили различные соотношения смешивания осадка и КОН, время пиролиза и целевые температуры, чтобы определить лучший способ производства активированного угля с высокой поверхностью из ила. Исследователи обнаружили, что снижение количества КОН как минимум на 50%, соотношение осадка к КОН 3:1 и максимальная температура 800°C (1472°F) были оптимальными, что давало 0,63 кг (1,3 фунта) активированного угля на килограмм (2,2 фунта) осадка сточных вод. Это также делает активированный уголь более пористым и имеет более высокое содержание углерода (62%). Поскольку активированный уголь используется для очистки воздуха и воды, борьбы с запахом и извлечения драгоценных металлов, его пористая природа важна, поскольку он увеличивает его способность адсорбировать химические вещества в газах и жидкостях.

Мария Анхелес Мартин, автор исследования, сказала: «С практической точки зрения важно найти решение, которое можно реализовать в промышленном масштабе. Это одна из самых простых процедур в литературе, использующая технологию, которая уже существует на рынке в промышленном масштабе».

Исследователи рассчитали энергию, массу и экономику и подсчитали, что стоимость производства активированного угля из влажного ила составит 17,53 евро (18,91 доллара США) за килограмм. По их словам, причина высокой стоимости заключается в том, что содержание воды в осадке достигает 92%. Если центробежное разделение будет использоваться для снижения влажности до 80% в процессе очистки сточных вод, по их оценкам, стоимость килограмма активированного угля снизится более чем на 50% до 8 евро (8,63 доллара США).

Теперь, когда упрощенный процесс был протестирован для проверки качества активированного угля, полученного из осадка сточных вод, исследователи планируют разработать приложения для этого материала.

Исследование было опубликовано в журнале «Экологический менеджмент».