锰氧化物改性生物炭对水中四环素的强化吸附
2021-02-04赵志伟陈晨梁志杰崔福义
农业环境科学学报 2021年1期
赵志伟,陈晨,梁志杰,崔福义
(重庆大学环境与生态学院,重庆 400044)
近年来,抗生素作为一类新兴痕量污染物,在自然水体中的频繁检出引发了广泛关注。四环素作为世界上第二广泛使用的抗生素,因其良好的抗菌作用被广泛用于医疗、养殖[1-2]。与大多数抗生素一样,四环素不能完全被人和动物机体代谢,约有90%通过尿液排入到环境中进而造成耐药基因的出现以及传播等负面影响[3]。
吸附因其易于操作、成本低廉且无有毒副产物产生等优点被广泛用于水中抗生素的去除,常用的吸附剂有金属氧化物、黏土、活性炭、碳纳米管和生物炭等[4-8]。生物炭是利用生物质(秸秆、中药渣、废弃果皮、木屑等)热解而得的一类富碳物质,来源广泛、成本低廉,被认为是活性炭的潜在替代品[9-10]。我国秸秆资源丰富,年产量约在7.6 亿t,资源化利用是其处理的发展趋势,但传统秸秆制备的生物炭吸附能力因其有限的孔道和比表面积受到限制[11]。
锰是一种典型的过渡金属,具有多种氧化物晶体形态,其氧化物与生物炭结合的复合材料被广泛应用于吸附。在热解过程中,锰氧化物可作为催化剂促进生物质的热解,改善生物炭的孔隙结构,提高生物炭的比表面积及孔容,增强其物理吸附作用[12]。此外,抗生素含有羟基、酮基、氨基等给电子基团,易与金属离子结合产生配合物,推测四环素中的二甲氨基可与锰氧化物发生络合反应从而达到吸附四环素的目的[13]。因此,使用锰氧化物改性生物炭可能会提高生物炭对四环素的吸附作用,但目前关于锰氧化物改性秸秆生物炭去除水中四环素的研究较少。……
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