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

来源：环境科学杂志2024年第1期北京时间：

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

单位：盐城师范学院化学与环境工程学院, 盐城 224007,盐城师范学院江苏省农业养殖污染治理与资源化工程研究中心, 盐城 224007,盐城师范学院化学与环境工程学院, 盐城 224007,盐城师范学院化学与环境工程学院, 盐城 224007,盐城师范学院江苏省农业养殖污染治理与资源化工程研究中心, 盐城 224007,盐城师范学院化学与环境工程学院, 盐城 224007,盐城师范学院化学与环境工程学院, 盐城 224007,盐城师范学院化学与环境工程学院, 盐城 224007,盐城师范学院化学与环境工程学院, 盐城 224007,中国科学院南京土壤研究所中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室, 南京 210008

摘要：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和较高的吸附容量,且再生吸附性能稳定,对去除水中土霉素具有较好的潜能.

关键词：玉米秸秆生物炭,氢氧化钾改性,热解活化,盐酸土霉素（OTC）,吸附,