近日，济南大学水利与环境学院赵艳侠博士等人在环境领域顶级期刊《Water Research》上发表了题为“Recycling of titanium-coagulated algae-rich sludge for enhanced photocatalytic oxidation of phenolic contaminants through oxygen vacancy”的学术论文。赵艳侠老师为该论文的第一作者兼通讯作者。
在当前强调可持续发展的社会环境下，污泥的合理化处置和资源化利用已逐渐成为人们关注的焦点。据报道，新兴的钛盐混凝剂在处理含藻地表水时展现出强大的混凝性能，但在其混凝过程中会产生大量的富钛除藻污泥，其作为一种化学废物对于生物环境健康具有不利的影响。目前，比较常用的污泥处置方式为土地填埋和倾倒入海，但这两种都并非是安全、高效、环保的污泥处置方式。首先，上述两种方式的处理成本较高，处理过程较复杂，同时还会占用较多的城市用地空间；其次，富藻污泥在堆放过程中会释放藻毒素，这会对土壤环境和水生生物造成严重危害；再次，钛盐除藻污泥中存在丰富的钛资源，土地填埋和倾倒入海的污泥处置方式并不利于资源的回收再利用。因此，开发一种合理地处置钛盐除藻污泥的方式，使其能够“变废为宝”，实现资源的再利用对当前环境保护及公共卫生安全具有重要意义。
为了合理、高效、环保地解决钛盐除藻污泥的处理处置，同时实现污泥中钛的资源化利用，本文通过简单的煅烧法和水热法对钛盐除藻污泥进行处理，成功制备了不同形貌的功能性TiO2纳米材料（TNFs），并将其应用于水体中酚类有机污染物的光催化降解。结果显示，通过简单的水热、煅烧工艺可得到锐钛型结构的介孔TiO2纳米花材料，其具有较大的比表面积（299.4 mg-1）和较窄的禁带宽度（2.67 eV），回收产品中有少量C元素的掺杂并且其表面有氧空位的产生。回收所得产品在处理富含酚类有机化合物的水体时展现出良好的光催化活性，稳定性和普适性，这是由于回收产品中氧空位的形成有效地促进了污染物的吸附和光生电子的转移，抑制了光生电子与光生空穴的复合，从而促进了光生空穴、羟基自由基和超氧自由基等活性氧类型的生成，进而增强了纳米TiO2的光催化活性。钛盐混凝处理后所得污泥，经水热和煅烧后，约60%可被转化为功能性TiO2纳米材料而被再应用于水处理中。本工艺不但可以合理、安全地解决钛盐除藻污泥处理处置的问题，并且还可以为纳米TiO2的大规模生产节省约三分之一的成本。
本论文的研究结果合理、高效地实现了钛盐除藻污泥的处理处置以及钛盐除藻污泥中钛的资源化回用，可以为污泥处理、环境保护、公共卫生以及产生高效经济的副产品方面提供了巨大的参考价值。本研究受国家自然科学基金和山东省自然科学基金的资助。
