氯化锌浸渍水稻秸秆制备生物炭吸附氯霉素的机理研究

摘要

抗生素在人类医学和动物养殖业中广泛应用,滥用抗生素造成的环境污染是危害公共安全的潜在隐患,为实现水稻秸秆的资源化利用和修复氯霉素污染水体,使用ZnCl2对水稻秸秆进行改性并制备生物炭以提高对氯霉素的吸附性能.借助比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外显微光谱仪(FT-IR)等技术手段对结构特征和理化性能给予表征,并探讨不同热解温度、初始溶液浓度、温度、pH值和离子强度的条件下生物炭对氯霉素的吸附效果的影响.同时对吸附动力学、等温线、热力学和扩散模型进行研究.结果表明:ZnCl2改性生物炭在1h内对氯霉素具有良好的吸附效果,去除率达90％以上,且700°C下制备的ZnCl2改性生物炭(Zn-BC700)效果最佳,在平衡时对100mg·L-1氯霉素最大吸附容量为96.68mg·g-1,700°C下制备的ZnCl2改性生物炭的BET比表面积和微孔体积分别为640.175m2·g-1和0.064cm3·g-1,其在电镜下呈现丰富的管状和簇状结构;FTIR表征发现Zn-BC700上形成了酚羟基和芳香环等含氧官能团;Zn-BC700的XRD光谱上呈现多种含Zn化合物的特征峰,证明Zn粒子成功负载至Zn-BC700上.吸附过程受pH值和离子强度的影响较小,氯霉素在ZnCl2改性生物炭上的吸附符合伪二级吸附模型和Elovich等温线,物理吸附和化学吸附同时进行,吸附机理涉及分子之间的氢键作用和电子给体受体作用.