蒙脱土吸附去除盐酸四环素（TCH）实验研究

作者：薛英文; 赵曼妤^*; 胡张怡

来源：中国农村水利水电, 2023, 1-12.

• 盐酸四环素
• 污水处理
• 吸附
• 蒙脱土

盐酸四环素(TCH)被广泛应用于医疗、畜牧养殖和农业等行业中，但由于在使用过程中不能被人和动物完全吸收，而是随粪便与尿液排泄进入环境水体，而TCH会破坏生态环境、危害人体健康、催生耐药毒菌，对环境和人体健康造成威胁，因此找到一种经济高效的去除方法对于水质安全非常重要。目前，水中TCH的去除方法主要包括化学法、生物法和物理法，相对于化学与生物处理法，物理法中的吸附法去除污染水体中的TCH具有成本低、环境友好、高效稳定、操作简单的特点，其中在吸附材料的选择上，炭基材料和矿物材料往往呈现粉末状，不易回收，对环境有二次污染的隐患，与之相比，凝胶材料适宜于对有机污染物的去除，因此，寻求一种价格低廉，吸附效果好的吸附剂是目前吸附法的研究热点。蒙脱土(MMT)作为一种土状矿物，表面带有大量永久性负电荷，晶体结构稳定，机械强度高，由于其价格低廉，易于获得，吸附性能优越的特点，在污水处理中，常用于吸附去除重金属离子、染料、酚类化合物，多环芳烃等，去除效果较好，但目前还没单独使用MMT进行TCH吸附方面的研究，鉴于此背景，本文旨在研究MMT吸附TCH的吸附性能和效果。通过研究，发现Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型对MMT吸附TCH具有较好的拟合效果，表明其吸附为多层吸附，且在60 min内即可达到总吸附量的87%，Langmuir饱和吸附量可达到118.6mg/g。Gibbs自由能ΔG0皆为负值，表明MMT对TCH的吸附是自发过程，容易进行。计算所得焓变和熵变均大于零，说明吸附进程为吸热过程，吸附随机发生在固液表面，提高温度对吸附有促进作用，与温度影响实验所得结论一致，再次说明吸附过程为吸热反应，提高温度有利于吸附进行。溶液pH对吸附性能影响显著，pH从3增加到10，吸附量先增大后减小，最佳pH值为6～8。这是由于在强酸性条件下，H+与TCH形成竞争吸附，所以MMT对TCH的吸附量较低。当pH值提高，H+浓度降低，与TCH的竞争吸附减弱，因此MMT对TCH的静电吸附量提高。但随着pH值继续升高，TCH逐渐变为H2TC-及HTC2-形态，与带负电荷的MMT之间产生静电斥力，造成吸附量降低。根据上述实验结果和表征分析，分析机理可得，MMT对TCH的吸附过程包括同时包括物理吸附与化学作用，其中化学作用在其中占主导。MMT中的Al-O-H基团能与TCH分子上的三羰基酰胺基团以及羟基基团形成氢键作用，且在pH<5 时存在一定的静电引力。综上所述，由于MMT成本低廉，对TCH的吸附速率快，吸附量大，在吸附TCH性能上有其独特优势，因此在实际含TCH废水处理中具有较好的应用前景。

• 单位
  武汉大学; 建筑工程学院