摘要
中国是抗生素生产和使用大国，大量的抗生素及其中间体进入到水环境中不断富集，导致耐药细菌的产生和抗生素抗性基因的传播，严重危害公共卫生安全。其中，四环素类抗生素由于结构稳定比其它种类的抗生素更难降解，在水体和底泥中频繁检出。在现有污水处理技术的基础上，开发针对含四环素（TC）废水的深度处理技术至关重要。吸附法由于操作简单、成本低廉适用于废水深度处理，但往往受制于吸附剂的吸附性能。针对这一问题，本研究利用废弃油茶壳，采用一步磷酸活化法，制备出针对TC具有超强吸附性能的含磷生物炭（PBC），并对其进行了系统性的表征实验和吸附实验，确定了最佳的制备工艺参数；考察了其理化性质与吸附性能之间的构效关系，证明了PBC上的焦磷酸盐表面官能团（C-O-P键）的化学吸附作用是其高效吸附TC的内在机理。取得如下结论： （1）磷酸是活化茶壳生物炭的优良活化剂，经过磷酸活化的生物炭转变为高介孔、表面官能团丰富的PBC，对TC的吸附量也提升了27倍，达到449.3mg·g-1。含有丰富的焦磷酸盐表面官能团（C-O-P键）是PBC高效吸附TC的关键。 （2）热解温度和浸渍比对PBC的理化性质和吸附性能有较大影响。更高的热解温度会使孔道坍塌比表面积减小；PBC上的磷含量随着浸渍比的增加而增高，但当浸渍比大于1∶2时，PBC上的磷含量不再增加。热解温度为600℃、浸渍比为1∶2时，制备的PBC-2具有最佳TC吸附性能。 （3）PBC-2对TC的吸附速率极高，前5分钟的吸附量可达到315.5mg·g-1，去除率达到59.1%。PBC-2对溶液pH有很强的适应性，在1~9的pH范围内，TC的吸附量都高于380mg·g-1。PBC-2对TC具有选择性吸附能力，当TC溶液中共存离子浓度为1mmol·L-1时，K+、Na+、NO3-、SO42-和H2PO4-对吸附几乎没有影响。 （4）吸附模型拟合结果表明，吸附等温线符合Langmuir等温线模型，这表明TC在PBC-2上的吸附可能是均匀的单层吸附，属于化学吸附。动力学结果表明吸附过程符合准二级动力学模型，同时吸附的限速步骤是颗粒内扩散阶段。热力学结果表明，吸附是吸热、熵减、自发进行的过程。
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