農(nóng)業(yè)廢棄物中的生物炭可以吸收廢水中的污染物

賓夕法尼亞大學公園——生物炭——一種主要由農(nóng)業(yè)廢棄物制成的類似木炭的物質(zhì)——有望從處理過的廢水中去除新興污染物，如藥物。

這是一群研究者的結論。該團隊進行了一項新的研究，以評估和比較從兩種常見的剩余農(nóng)業(yè)原料(軋棉廢料和愈創(chuàng)木木瓜甘蔗渣)中提取的生物炭從水溶液中吸附三種常見藥物的能力。在吸附過程中，一種物質(zhì)(如藥物化合物)會附著在另一種表面(如固體生物炭顆粒)。相反，在吸收中，一種物質(zhì)在內(nèi)部被另一種物質(zhì)吸收。例如，海綿吸水。

銀膠菊是生長在中國西南干旱地區(qū)的一種灌木，這為研究中測試的生物炭提供了廢物。它更好地被稱為銀膠菊，已被用作橡膠和乳膠的來源。切碎植物并搗碎它們的枝條以提取乳汁。從粉碎的莖稈中提取膠乳后的干燥殘渣，類似紙漿的纖維殘渣被稱為甘蔗渣。

根據(jù)賓夕法尼亞大學農(nóng)業(yè)科學學院農(nóng)業(yè)和生物工程州立大學研究員Herschel Elliott的說法，這些結果很重要，因為它們證明了由大量農(nóng)業(yè)廢物制成的生物炭的潛力——否則它必須被丟棄——作為一種低成本的額外處理，以減少灌溉廢水中的污染物。

他說：“大多數(shù)污水處理廠目前沒有配備設備來去除新興污染物，如藥物。如果這些有毒化合物可以被生物炭去除，那么廢水就可以在灌溉系統(tǒng)中循環(huán)利用?！薄霸诿绹髂喜康鹊貐^(qū)，有益的再利用至關重要，那里缺水阻礙了農(nóng)作物的生產(chǎn)。”

在這項研究中，用于測試生物炭是否能從水溶液中吸收的藥物化合物是磺胺吡啶，這是一種不再被指定用于治療人類感染的抗菌藥物，但通常用于獸醫(yī)；聚酯，在醫(yī)學上廣泛用作瀉藥和大便軟化劑；紅霉素，一種用于治療感染和痤瘡的抗生素。

研究結果今天(11月16日)發(fā)表在《生物炭》雜志上，表明農(nóng)業(yè)廢棄物制成的生物炭可以作為有效的吸附劑，在灌溉前去除再生水中的藥物。然而，從軋棉廢料中提取生物炭效率更高。

在研究中，它吸附了水溶液中98%的聚葡萄糖、74%的紅霉素和70%的磺胺吡啶。相比之下，來自愈創(chuàng)木蔗渣的生物炭吸收了50%的聚酯酯、50%的紅霉素和僅5%的磺胺吡啶。

研究表明，在農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為生物炭的厭氧熱解過程中，溫度從650華氏度左右上升到1300華氏度左右，大大提高了吸附藥物化合物的能力。

賓夕法尼亞州立大學博士生首席研究員馬琳恩東(Marlene Ndoun)說：“這項研究最具創(chuàng)新性的部分是使用愈創(chuàng)木酚木瓜甘蔗渣，因為之前沒有研究過使用這種材料生產(chǎn)生物炭來去除新興污染物?！鞭r(nóng)業(yè)和生物工程學院?！芭c軋棉廢料相同——已經(jīng)研究了去除其他污染物的潛在方法，但這是軋棉廢料首次用于專門去除水中的藥物?！?

對恩東來說，這項研究不僅僅是理論性的。她說她想擴大技術的規(guī)模，在世界上有所作為。因為軋棉廢料即使在最貧窮的地區(qū)也能被廣泛利用，她認為軋棉廢料作為凈化水的生物碳來源具有廣闊的前景。

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