Исследователи из Харбинского технологического института и других научных центров Китая разработали метод получения биочара из осадка городских сточных вод, который эффективно удаляет ионы свинца (Pb²⁺) из воды. В работе, опубликованной в авторитетном журнале, показано, что ключевым параметром, определяющим свойства адсорбента, является температура пиролиза. Оптимальной оказалась 600 °C: полученный при этом биочар (SSB600) обладает развитой пористой структурой, высокой гидрофобностью и насыщен функциональными группами. Его максимальная адсорбционная способность по свинцу достигла 131 ± 10,2 мг/г. Процесс хорошо описывается моделью Ленгмюра, что указывает на мономолекулярную адсорбцию на однородной поверхности, а кинетический анализ подтвердил многостадийность механизма, включая внутричастичную диффузию.
Авторы детально расшифровали вклад различных механизмов удаления свинца: комплексирование с кислородсодержащими группами даёт 39,2%, катионный обмен – 38,3%, π-электронное взаимодействие – 19,2%, а осаждение – 3,3%. Благодаря высокому содержанию минеральных компонентов и щелочной реакции поверхности (pH до 8,9) биочар эффективно работает в широком диапазоне pH (2–6) и в присутствии конкурирующих ионов натрия и нитратов, что делает его пригодным для сложных водных сред. После восьми циклов адсорбции-регенерации материал сохранял более 79% исходной ёмкости. Тесты на выщелачивание подтвердили экологическую безопасность материала: концентрации тяжёлых металлов и органических загрязнителей в экстрактах находятся ниже нормативных ограничений, а ингибирование люминесценции тест-бактерий Vibrio fischeri не превысило 8,6%. Разработка решает две задачи одновременно – утилизацию отходов водоочистки и очистку сточных вод от токсичного свинца. В перспективе планируются пилотные испытания в колоннах, оценка жизненного цикла и разработка методов извлечения металлов из отработанного сорбента.
