利用活的微藻细胞吸附去除水中的重金属，是一种绿色的生物修复技术。然而，吸附重金属后的高毒含重金属藻泥如何安全、经济地处置，是一个巨大的难题。传统的焚烧或填埋成本高且有二次污染风险。本研究提出了“变废为宝”的资源化闭合路线：将吸附了水中镉（Cd²⁺）和铅（Pb²⁺）的微藻，不经过高能耗的干燥，直接进行低温水热碳化。在亚临界水环境（180-220℃）下，微藻细胞中的有机物发生脱水、脱羧和缩聚反应，形成水热炭。而吸附在藻细胞表面和内部的Cd、Pb重金属离子，则会与微藻体内丰富的硫、磷等元素发生反应，原位转化为极其稳定的金属硫化物（如CdS、PbS）和磷酸盐（如Pb₅(PO₄)₃OH）纳米颗粒，并被牢固地镶嵌在生成的水热炭基质中。这个过程不仅对微藻进行了减容和无害化处理，还生成了功能性的复合材料。

  毒性浸出实验（TCLP）表明，水热碳化后，藻泥中Cd和Pb的浸出浓度降低了99%以上，达到了安全填埋或作为土壤改良剂的标准。更令人兴奋的是，生成的Algae-BC复合材料，由于含有纳米级的金属硫化物，对可见光具有一定的光催化活性，可以被用于光催化降解有机染料。此外，其表面的含氧官能团仍能继续吸附水中的重金属离子。经过5次“吸附-水热碳化”循环，最终生成的Algae-BC的重金属固定率依然极高。该研究为利用生物修复产生的危废生物质，通过热化学转化原位稳定化重金属并制备功能材料，提供了一条创新的、闭合的“从水处理到材料”的循环经济路径。

标签: