氧化锌纳米粒子掺杂改性生物炭吸附环丙沙星的研究

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抗生素除了广泛应用于动物和人类治疗微生物感染,还可以作为饲料添加剂促进牲畜生长。使用抗生素之后,其中很大一部分以母体形式或代谢产物形式随尿液和粪便一起排出体外,直接或者经过污水处理厂不完全去除后进入水体环境。目前,如何高效、快速在实际水环境中吸附去除抗生素,是当前现阶段水环境处理的热点和难点。在这项工作中,使用生物炭作为吸附剂去除环境中的污染物展现出废弃物资源再利用的优势,由于未修饰的生物炭比表面积(19 m2 g-1)和较差吸附能力的限制。利用生物炭易于功能化和改性的特点,制备了氧化锌掺杂并且同时活化和磁化的樟树叶生物炭用于环丙沙星(CIP)去除。运用不同比例的氯化锌(ZnCl2)作为造孔剂,以获得优化的孔结构和更大的比表面积。此外,考察了生物炭的不同热解温度和磁化强度。结果表明氯化锌/生物炭质量比为2,煅烧温度为650oC是最优条件。在此条件下制备的材料是一种微孔结构的材料,具有大的表面积(915 m2g-1)。从吸附动力学和等温吸附实验结果来看,在环丙沙星水溶液中,改性后的生物炭对环丙沙星在4 h后基本达到平衡,其最大吸附量在最优条件下(pH=3)达到449.4 mg L-1,优于同类型的吸附材料。从物理吸附和化学吸附的角度讨论了吸附机理,包括强π-π堆积相互作用,静电相互作用,阳离子交换相互作用等。离子强度实验结果表明,氯化钠对其吸附能力影响不大。再生3次后改性生物炭的吸附能力没有显着下降,表现出良好的稳定性。综上所述,氧化锌(ZnO)掺杂并且活化的新型磁性生物炭具有较大的比表面积,快速吸附的能力,良好的吸附效果,循环利用的潜力,实际应用过程易于回收的便捷性。它为樟树叶废弃物资源回收和再利用提供了一种新的途径。
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