污泥基生物炭制备及其对抗生素去除研究开题报告

1. 研究目的与意义

1.1研究背景

随着我国环保要求的提高，城市污泥资源化利用已成为污泥安全处理处置的大势所趋，城市污泥生 物炭利用技术在园林绿化、水体污染和大气污染修复治理方面具有可观效益，能形成 “以废治废”的环保生态链，受到广大学者越来越多的关注，逐渐成为污泥资源化领 域的热点。 而市政污泥是生活污水处理过程的主要副产物。2017年，我国污泥产量高达1200万吨。一直以来，填埋和焚烧是市政污泥处理处置的主要手段。但填埋易对环境造成二次污染；焚烧则面临污泥热值低、经济效益差等问题。相比之下，热解在实现污泥的无害化处理的同时，还可获得多元产物，有望进一步提升其过程技术经济水平。其中，热解所得固体产物，即污泥生物炭，具有一定的孔隙结构、丰富的表面官能团等优点，在土壤改良、对重金属及常见有机物的吸附与固定等研究领域获得了广泛的关注。

抗生素自被发现以来，就已被广泛应用于各行业中。抗生素是一种在较低浓度就能抑制影响其他生物机能的化学物质，拥有良好的治疗效果和促进生物生长的能力。抗生素的出现帮助人类解决了许多人体和动植物病害等方面的问题，在各领域特别是动物饲料及医药品的生产中发挥了巨大的作用。随着科技的发展，抗生素越来越难以从人类社会中剥离出来。但通常情况下，人和动物对抗生素的消化吸收能力很差，进入人或动物体内的抗生素中超过60%会通过粪便和尿液被排放到环境中。此外，大量来源于医院、农场、养殖场和工厂等地的抗生素也会经过雨水和污水排放而流入水环境中，而进入环境介质的中的抗生素由于其复杂的结构和较强的抑制杀菌能力导致其难以被生物降解。这些流入环境中的抗生素可能会诱导耐药菌株的生成，而若致病菌或条件致病菌从中获得了抗药因子，则将对生态环境与社会安全产生严重的潜在威胁。早在2015年，中国患者的抗生素使用率就已超过80%，远高于同年的欧美国家，而全球各地也早已出现了关于水体抗生素污染问题的报道，其中中国的抗生素污染问题则较为突出，如对上海黄浦江的调查中发现了高浓度的磺胺类以及四环素类抗生素，而2014年京杭大运河则被检出其抗生素浓度超过自然水体的10000倍。随着抗生素对水环境造成的威胁不断扩大，越来越多的研究者开始聚焦于水环境中抗生素污染的修复和去除工作。

2. 研究内容和预期目标

2.1研究内容

本课题的研究内容主要为，以市政污泥作为原材料，在不同热解温度下制备污泥生物炭，通过动力学实验和不同ph实验探究热解温度对抗生素吸附性能的影响，找到最佳的热解温度；并分析其对抗生素的吸附特性。

2.2预期目标

3. 研究的方法与步骤

3.1研究方法

文献研究法:通过图书馆、互联网、电子资源数据库等途径查阅大量文献，理解污泥生物炭去除抗生素的原理，理清目前污泥生物炭的发展脉络及研究现状，学习生物炭和抗生素有关理论知识，获取等相关研究信息，为选出设计工作效益更佳的mfc提供思路和参照.

实验研究法：通过设计不同条件下制备的污泥生物炭对抗生素的吸附效果进行统计，获取去除抗生素效果最佳下的污泥生物炭制备条件，提高污泥利用率。

4. 参考文献

[1] wang h, feng m y, zhou f s, et al., 2017. effects of atmospheric ageing under different temperatures on surface properties of sludge-derived biochar and metal/metalloid stabilization [j]. chemosphere, 184: 176-184.

[2] wang h, zhou l, dan y t, et al., 2022. impact of pyrolysis temperature and application amount of sewage sludge biochar on the speciation and bioavailability of cd and pb in paddy soil [j]. water air soil pollution, 233(6): 209.

[3] wang j, shi l, zhai l l, et al., 2021. analysis of the long-term effectiveness of biochar immobilization remediation on heavy metal contaminated soil and the potential environmental factors weakening the remediation effect: a review [j]. ecotoxicology and environmental safety, 207: 111261.

5. 计划与进度安排

（1）2024年1月10日~2024年2月15日 接受毕业设计任务书，查阅资料，翻译外文翻译；

（2）2024年2月16日~2024年3月1日 编写开题报告；

（3）2024年3月2日~2024年5月20日 开展相关实验研究，完成毕业论文初稿；