氢氧化钾改性玉米秸秆生物炭对水中土霉素的吸附特性及机制

作者：刘总堂; 孙玉凤; 费正皓; 沙新龙; 温小菊; 钱彬彬; 陈建; 谷成刚

来源：环境科学, 2023, 1-15.

DOI：10.13227/j.hjkx.202302120

• 玉米秸秆生物炭
• 氢氧化钾改性
• 热解活化
• 土霉素
• 吸附

四环素类抗生素污染治理是环境研究热点问题之一，生物炭吸附是高效去除有机污染物的重要方法。以玉米秸秆为原料制备热解生物炭(BC)，通过氢氧化钾改性获得KBC，选择具有最佳吸附性能的KBC在400～600℃二次热解活化，最终制得改性玉米秸秆生物炭AKBC400、AKBC500和AKBC600，并对其结构和表面性质进行表征。通过批处理实验，以BC400为对照，考察了3种AKBC对溶液中盐酸土霉素(OTC)的吸附动力学和吸附热力学特征。与BC400相比，AKBC比表面积增加23.0～37.6倍，孔隙结构显著改善，芳香性增强，吸附性能显著提高。准二级动力学模型可以更好地拟合AKBC对OTC的吸附过程，AKBC500对OTC的吸附速率常数和吸附量均高于AKBC400和AKBC600。颗粒内扩散和膜扩散均是AKBC吸附OTC的控速步骤。Langmuir、Freundlich和Temkin模型均可较好地拟合吸附等温线。AKBC对OTC的吸附均为自发、吸热和熵增加过程，吸附过程同时存在物理吸附和化学吸附作用。AKBC对OTC吸附机制包括孔填充、氢键、π-π共轭、阳离子-π键和强静电作用。AKBC具有良好的孔隙结构，较高吸附容量，且再生吸附性能稳定，对去除水中土霉素具有较好的潜能。

• 单位
  盐城师范学院; 中国科学院; 中国科学院南京土壤研究所