农业环境科学学报

作者：苏旭,王宣茗,王思宇,葛紫怡,文中华,王江南,袁鹤翀,杨雯,孟军

单位：沈阳农业大学农学院, 沈阳 110866,沈阳农业大学国家生物炭研究院, 沈阳 110866,农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 沈阳 110866,沈阳农业大学国家生物炭研究院, 沈阳 110866,农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 沈阳 110866,沈阳农业大学国家生物炭研究院, 沈阳 110866,农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 沈阳 110866,沈阳农业大学国家生物炭研究院, 沈阳 110866,农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 沈阳 110866,沈阳农业大学国家生物炭研究院, 沈阳 110866,农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 沈阳 110866,沈阳农业大学国家生物炭研究院, 沈阳 110866,农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 沈阳 110866,沈阳农业大学国家生物炭研究院, 沈阳 110866,农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院, 沈阳 110866,沈阳农业大学国家生物炭研究院, 沈阳 110866,农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866

关键词：生物炭改性,抗生素吸附,多元溶液,废水治理,

基金：沈阳市科技计划项目(22-317-2-08);现代农业产业技术体系建设专项资金项目(CARS-01-52);国家自然科学基金青年科学基金项目(42107318)

本研究选择壳聚糖作为改性剂对水稻秸秆生物炭进行改性，通过批量吸附试验探究了原始生物炭（BC）和壳聚糖-生物炭复合材料（CHBC）对溶液中单一或复合存在的典型抗生素四环素（TC）或磺胺甲噁唑（SMX）的吸附性能，并结合多种表征技术探究其对抗生素的吸附机理。结果表明：壳聚糖增加了生物炭表面氨基（—NH2）、羟基（—OH）和羧基（—COOH）等活性官能团，显著提升了生物炭对抗生素的吸附能力，其中CH1BC（即壳聚糖与生物炭初始质量比为1∶1）展现出最佳的吸附性能，它对TC和SMX的最大吸附量较BC提升了2.63倍和3.74倍。随着溶液pH的增加，生物炭对抗生素的吸附量逐渐下降，这是由于随pH增加，生物炭和抗生素表面负电荷增多，使它们之间的静电排斥作用增大所导致的。此外，随着溶液温度的升高，生物炭对抗生素的吸附量也增加，热力学分析表明CH1BC吸附抗生素的过程是自发吸热易发生的。生物炭对抗生素复合溶液的吸附试验结果表明，BC和CH1BC对复合溶液中TC与SMX的吸附量较单一溶液中有所下降，其中，TC的吸附量下降较少，而SMX的吸附量下降尤为显著，说明TC与SMX在生物炭上的吸附存在竞争关系，且TC的吸附优先级更高，这主要是TC与SMX自身的分子结构、pKa和溶解性不同造成的。通过对吸附后的生物炭再次表征证明了氢键作用和π-π作用是壳聚糖生物炭吸附抗生素的主要机理。

来源：2024年第9期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

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