黑炭腐殖酸復(fù)合物對(duì)泰樂(lè)菌素的吸附特性

董 浩,郭學(xué)濤*,武慧君,楊 琛,彭 丹,高良敏,胡友彪(.安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院,安徽 淮南 00；.華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院,廣東 廣州 50006；.深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通與環(huán)境學(xué)院,深圳587)

黑炭腐殖酸復(fù)合物對(duì)泰樂(lè)菌素的吸附特性

董 浩1,郭學(xué)濤1*,武慧君1,楊 琛2,彭 丹3,高良敏1,胡友彪1(1.安徽理工大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院,安徽 淮南 232001；2.華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院,廣東 廣州 510006；3.深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通與環(huán)境學(xué)院,深圳518172)

以泰樂(lè)菌素作為目標(biāo)有機(jī)污染物,系統(tǒng)研究了不同來(lái)源的納米黑炭與腐殖酸的復(fù)合物對(duì)泰樂(lè)菌素的吸附特性和機(jī)制.結(jié)果表明:黑炭與腐殖酸復(fù)合后其對(duì)泰樂(lè)菌素的吸附明顯增強(qiáng);吸附在24h可完全達(dá)到平衡,吸附動(dòng)力學(xué)可以用二級(jí)動(dòng)力學(xué)較好的擬合;且線性吸附模型和Freundlich吸附模型可以較好的擬合吸附等溫線;黑炭與腐殖酸復(fù)合后其對(duì)泰樂(lè)菌素的吸附受溶液pH值和離子強(qiáng)度的影響.吸附機(jī)制主要以疏水性分配、氫鍵作用和離子交換為主.

黑炭；腐殖酸；吸附；泰樂(lè)菌素

泰樂(lè)菌素作為畜牧養(yǎng)殖業(yè)中動(dòng)物生長(zhǎng)的促進(jìn)劑,被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物飼料添加劑.此類(lèi)抗生素只能被動(dòng)物部分吸收,有 50～80%以上的抗生素會(huì)以原藥或代謝物的形式被排出體外,因此環(huán)境中已經(jīng)普遍檢測(cè)到泰樂(lè)菌素的殘留[1-2].環(huán)境中的抗生素不僅會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的危害,而且還會(huì)誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性從而威脅人類(lèi)的生命健康[3].因此明確抗生素在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化特性,可為正確合理的評(píng)估其生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供理論依據(jù)[4].

黑炭是城市大氣細(xì)顆粒物的重要組分之一,粒徑一般介于0.01～1.0μm之間,主要來(lái)源于化石燃料和生物質(zhì)的不完全燃燒. 黑炭顆粒在大氣中形成的黑炭氣溶膠污染,對(duì)全球氣候、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建筑物甚至人類(lèi)健康都有所危害.這些納米尺度的黑炭顆粒物不僅可隨大氣 擴(kuò)散,引發(fā)呼吸道疾病, 而且可在大氣干濕沉降作用下進(jìn)入水體和土壤環(huán)境,進(jìn)而影響污染物在水體和土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化.有研究發(fā)現(xiàn)黑炭對(duì)土壤中有機(jī)污染物的吸附扮演重要角色,可增強(qiáng)土壤對(duì)磺胺甲嘧啶的吸附能力[5];且黑炭對(duì)疏水性有機(jī)污染物具有很強(qiáng)的吸附親和力,在土壤中對(duì)磺胺甲惡唑,五氯苯酚等都有很好的吸附能力

[6-7];此外發(fā)現(xiàn)黑炭吸附四環(huán)素主要通過(guò)離子交換,表面絡(luò)合及π-π鍵實(shí)現(xiàn)的[8].與此同時(shí)環(huán)境中存在大量的腐殖酸,進(jìn)入到土壤中的黑炭會(huì)與腐殖酸發(fā)生一定的界面作用,從而形成黑炭腐殖酸的復(fù)合物,這種復(fù)合物對(duì)抗生素在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的影響及機(jī)制尚不明了.因此本論文以稻桿不完全燃燒得到的黑炭和汽車(chē)尾氣排放的黑炭為研究對(duì)象,系統(tǒng)考察其與腐殖酸形成的復(fù)合物的特性.進(jìn)一步研究復(fù)合物對(duì)泰樂(lè)菌素的吸附動(dòng)力學(xué)、吸附等溫線及pH值和離子強(qiáng)度對(duì)吸附的影響.以明確腐殖酸對(duì)黑炭吸附泰樂(lè)菌素的影響機(jī)制,從而為科學(xué)評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)對(duì)抗生素在環(huán)境中遷移的影響提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

泰樂(lè)菌素(TYL)(純度＞95%)和腐殖酸分別購(gòu)于美國(guó)Sigma公司和上海巨峰化工有限公司;乙腈和甲酸均為色譜純,購(gòu)于美國(guó)Sigma公司;其他試劑均為分析純,購(gòu)于國(guó)藥試劑有限公司;實(shí)驗(yàn)用水為超純水,由 Milli-Q超純水制備(Merck Millipore Advantage A10).TYL的溶解度為5g/L,分子量為916.1g/mol,pKa為7.1,在溶液pH值小于7.1時(shí)其帶正電荷,在pH值大于7.1時(shí),其以不帶電荷的分子態(tài)形式存在[9].

1.2 黑炭-腐殖酸復(fù)合物的制備

2種不同來(lái)源納米黑炭的制備方法參考文獻(xiàn)[10],其中稻稈納米黑炭(簡(jiǎn)寫(xiě)成 RC)是將稻稈置于馬弗爐上 350℃、厭氧條件下持續(xù)燃燒 5h得到的產(chǎn)物;第2種來(lái)源的納米黑炭(簡(jiǎn)寫(xiě)成SC)采集于汽車(chē)煙囪內(nèi)部,為汽油不完全燃燒的產(chǎn)物.2種納米黑炭研磨后過(guò)100目篩,備用.

黑炭-腐殖酸復(fù)合物的制備:配置含腐殖酸濃度為 1g/L的溶液 1L,向溶液中加入一定量的黑炭,恒溫避光振蕩 7d.取出懸浮液后 4000r/min離心15min,將 2種沉淀物放置于真空干燥箱中60℃條件下烘干,研磨過(guò) 100目篩,制成的黑炭-腐殖酸復(fù)合物(RC-HA、SC-HA)備用.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 稱(chēng)取一定量黑炭及其與腐殖酸的復(fù)合物樣品于離心管中,加入用0.0lmol/L KNO3溶液配制泰樂(lè)菌素的吸附液,并加入微量的疊氮化鈉 NaN3,使其濃度為0.001mol/L,以抑制土壤中微生物的影響,恒溫(25±2)℃振蕩,分別在相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)取樣.于3000r/min離心10min,取上清液分析檢測(cè).

1.3.2 吸附等溫線實(shí)驗(yàn) 稀釋 1000mg/L的TYL母液,配制一系列初始濃度為1～30mg/L的TYL溶液,分別稱(chēng)取一定量的納米黑炭及其與腐殖酸的復(fù)合物于離心管中,將30mL的TYL溶液加入含有一定量的納米黑炭的玻璃反應(yīng)器中,在恒溫25±2℃,150r/min條件下振蕩24h.每個(gè)樣品重復(fù)3個(gè)平行樣,每個(gè)濃度設(shè)置空白樣品對(duì)照.平衡后,所有樣品于 3000r/min條件下離心 10min,然后靜置12h取上清液,使固體顆粒完全沉淀.用玻璃滴管吸取 1.5mL的上清液于棕色色譜瓶中待測(cè),在吸附背景溶液中加入 0.001mol/L NaN3以抑制微生物的作用.

離子強(qiáng)度影響實(shí)驗(yàn)設(shè)置TYL的初始濃度為10mg/L,用 KNO3將體系離子強(qiáng)度分別調(diào)節(jié)至0～0.1mol/L,pH值為 5.0.pH值的影響實(shí)驗(yàn),TYL的初始濃度為10mg/L,用HNO3或KOH把體系pH值調(diào)為3.0～11.0,離子強(qiáng)度為0.01M的KNO3. 1.3.3 TYL的檢測(cè) TYL的濃度用高效液相色譜(Hitachi D-2000Elite-HPLC )檢測(cè),配二極管陣列檢測(cè)器和反相色譜分離柱 Luna(美國(guó), Phenomenex公司),C18(2)型色譜柱(250mm× 4.6mm,5μm),流動(dòng)相 V(KH2PO4):V(乙腈)=65:35,檢測(cè)波長(zhǎng)290nm.

1.4 吸附模型

吸附動(dòng)力學(xué)分別用拉格朗日一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程、拉格朗日二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和顆粒擴(kuò)散模型進(jìn)行擬合,其表達(dá)式分別如公式(1)、(2)和(3)所示[1,11-12]:

式中,qe為吸附達(dá)到飽和時(shí)的飽和吸量,mg/kg;qt為吸附時(shí)間為t時(shí)的吸附量,mg/kg;k1為拉格朗日一級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附反應(yīng)速率常數(shù),1/h;k2為拉格朗日二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附反應(yīng)速率常數(shù),kg/(mg·min). ki為顆粒間擴(kuò)散速率常數(shù),mg/(kg·h1/2);Constant為與邊界層厚度有關(guān)的常數(shù).

吸附等溫線分別用線性吸附模型(Linear)、Freundlich吸附模型、Langmuir吸附模型進(jìn)行擬合[11]:

線性吸附模型:

Freundlich等溫吸附模型:

Langmuir等溫吸附模型:

式中:qe為污染物在固相中的平衡度,mg/kg;Ce為污染物在液相中的平衡濃度,mg/L;kd為污染物在固相和液相中的線性分配系數(shù),L/kg;Kf是Freundlich分配系數(shù),(mg/kg)/(mg/L)n,用于表征吸附作用強(qiáng)弱;n為無(wú)量綱,可以表征吸附等溫線的非線性程度;qm為 Langmuir 飽和吸附量, mg/kg;b是Langmuir吸附常數(shù),L/mg.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 納米黑炭及其與腐殖酸復(fù)合物的表征

納米黑炭RC和SC負(fù)載腐殖酸前后的比表面積和孔隙率分析見(jiàn)表 1.從表 1可以看出負(fù)載腐殖酸后RC-HA和 SC-HA的比表面積都有所減小,其中負(fù)載腐殖酸的 SC比表面積減少一半,這可能是因?yàn)楹谔繉⒏乘嵛皆诒砻?將一些通道塞.RC負(fù)載腐殖酸后孔體積大大的增加了,而 SC負(fù)載腐殖酸后孔體積有所減少,這可能與SC在液體中容易團(tuán)聚,從而使其比表面積和孔隙率都明顯降低[13].

表1 比表面積分析參數(shù)Table 1 Parameters of specific surface area

圖 1(a)(b)清晰的展示了負(fù)載腐殖酸前后的黑炭RC的表面結(jié)構(gòu)變化.納米黑炭RC是多孔隙結(jié)構(gòu),并且孔隙形狀尺寸都不盡相同.從圖1(b)上可以看出 HA為細(xì)小的顆粒,尺寸大約在0.5～2μm之間,吸附在RC的孔隙中.圖1(c)可以看出 SC是分散的細(xì)小顆粒,對(duì)比 RC發(fā)現(xiàn)SC-HA是HA和SC相互吸附在一起,彼此表面呈團(tuán)簇狀大小不一的松散聚合體[14].

納米黑炭RC、SC負(fù)載腐殖酸前后的XRD圖如圖2(a)和(b)所示,從圖2可以看出RC、SC與腐殖酸復(fù)合后的衍射峰同復(fù)合前相比沒(méi)有出現(xiàn)明顯變化,衍射峰的位置與未負(fù)載腐殖酸時(shí)相比沒(méi)有明顯偏差,也沒(méi)有新的峰出現(xiàn).只是SC與腐殖酸復(fù)合后SC-HA的衍射峰同SC的相比在2θ=27的時(shí)候出現(xiàn)一個(gè)新的峰,這個(gè)峰可能是腐殖酸中所含的二氧化硅雜質(zhì)的衍射峰[15]. RC與HA復(fù)合、SC與HA復(fù)合都沒(méi)有產(chǎn)生新的衍射峰,復(fù)合前后晶體結(jié)構(gòu)也沒(méi)有出現(xiàn)大的變化,保持了原來(lái)的晶體形態(tài)[16].

納米黑炭RC、SC負(fù)載腐殖酸前后的FTIR圖如圖 2(c)(d)所示.從圖 2(c)可以看出 RC在3415cm-1處有-OH的伸縮振動(dòng),其負(fù)載腐殖酸后強(qiáng)度有所減弱[11];在1637和1419cm-1處的特征峰分別對(duì)應(yīng)酮基官能團(tuán)C=O及亞甲基-CH2-的伸縮振動(dòng)[11,17]; RC-HA在1605cm-1處出現(xiàn)新的芳環(huán)骨架-C=C-振動(dòng)吸收峰,此處是 HA的特征峰,表明HA被成功負(fù)載在RC表面;RC在1117cm-1處出現(xiàn)-C-O彎曲振動(dòng)吸收峰,負(fù)載腐殖酸后偏移至1033cm-1處;對(duì)于 RC在 617cm-1處出現(xiàn)次甲基-CH的伸縮振動(dòng)吸收峰, RC-HA卻未能發(fā)現(xiàn)吸收峰,可能是RC與HA表面的官能團(tuán)反應(yīng)所致[18].從圖 2(d)可以發(fā)現(xiàn), SC與 RC具有相似的吸收峰,SC在3430cm-1處出現(xiàn)的-OH的伸縮振動(dòng)吸收峰,負(fù)載腐殖酸后SC-HA在此處出現(xiàn)的吸收峰更為強(qiáng)烈;RC-HA在1598和540cm-1出現(xiàn)了屬于腐殖酸的兩個(gè)特征峰(芳香骨架-C=C-,C-Cl),表明HA被成功負(fù)載到SC上[17].

圖1 納米黑炭RC(a)、RC-HA(b)、SC(c)和SC-HA(d)的SEM圖Fig.1 SEM spectrograms of the RC(a), RC-HA(b), SC(c), SC-HA(d)

圖2 納米黑炭RC、RC-HA、SC和SC-HA的XRD、FTIR圖Fig.2 XRD and FTIR spectrograms of the RC, RC-HA, SC, SC-HA

2.2 黑炭及其與腐殖酸復(fù)合物對(duì) TYL的吸附動(dòng)力學(xué)

RC和SC及其與腐殖酸的復(fù)合物對(duì)TYL的吸附動(dòng)力學(xué)如圖 3所示.從圖 3(a)中可以看出,TYL在RC和RC-HA上的吸附過(guò)程主要分為3個(gè):在實(shí)驗(yàn)剛開(kāi)始1h的時(shí)間內(nèi),RC和RC-HA吸TYL的累計(jì)吸附量分別達(dá)到總吸附量的58%和 59%,可見(jiàn)此階段的吸附是一個(gè)快速吸附的過(guò)程;在之后的 23h 時(shí)間內(nèi),吸附緩慢的進(jìn)行著,吸附速率越來(lái)越小;并最終在24h 后達(dá)到吸附的完全平衡.RC的總吸附量可以達(dá)到81220mg/kg,而RC-HA的總吸附量達(dá)到了 107125mg/kg.因此,負(fù)載腐殖酸的黑炭RC-HA的吸附能力得到了很大的提升,吸附量與RC相比增加了32%.而對(duì)于SC及其與腐殖酸的復(fù)合物對(duì)TYL的吸附過(guò)程與RC相似,SC在 1h 的快速吸附過(guò)程結(jié)束過(guò)后很快的進(jìn)入了一個(gè)限速過(guò)程,吸附速率不斷減小在7h時(shí)達(dá)到吸附平衡,最終的吸附量為17977mg/kg;負(fù)載腐殖酸SC-HA與SC不同的是1h快速吸附過(guò)程后累計(jì)吸附量仍不斷增加,直至24h才達(dá)到吸附的平衡,總吸附量達(dá)到30985mg/kg. SC-HA的總吸附量比SC的增加了72%,效果顯著.

圖3 RC、RC-HA、SC和SC-HA吸附TYL的動(dòng)力學(xué)Fig.3 Effect of initial concentration on the sorption Kinetics of tylosin on RC,RC-HA, SC and SC-HA

表2 TYL在 RC、RC-HA、SC和SC-HA上的吸附動(dòng)力學(xué)模型擬合Table 2 Kinetic parameters of TYL sorption onto RC、RC-HA、SC and SC-HA

為了明確TYL在RC、RC-HA、SC和SC-HA上吸附的過(guò)程,用拉格朗日一級(jí)和二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,擬合結(jié)果見(jiàn)表 2.從表 2中可以看出拉格朗日二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合的結(jié)果較好.負(fù)載腐殖酸后吸附速率k2減小,這可能是與吸附質(zhì)與吸附劑之間的較復(fù)雜的吸附作用有關(guān),尤其是吸附后期腐殖酸對(duì)TYL的吸附.因此黑炭及其與腐殖酸的復(fù)合物對(duì) TYL的吸附可能以化學(xué)吸附為主,且吸附速率隨著腐殖酸與黑炭的復(fù)合而明顯減小[16].

此外,為了進(jìn)一步明確TYL在RC、SC及其與腐殖酸的復(fù)合物上的吸附過(guò)程,我們用顆粒擴(kuò)散模型對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了擬合,擬合結(jié)果見(jiàn)圖4.由圖可知,顆粒間擴(kuò)散模型能夠較好的擬合吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),擬合的模型曲線不通過(guò)原點(diǎn)(C≠0),表明表面吸附和顆粒內(nèi)擴(kuò)散是 RC、SC及其與腐殖酸復(fù)合物對(duì)TYL吸附的主要機(jī)理[1,19].通過(guò)擬合可以得出3個(gè)吸附過(guò)程,包括外部擴(kuò)散、界面 層擴(kuò)散和孔內(nèi)擴(kuò)散,外部擴(kuò)散和界面層擴(kuò)散進(jìn)行迅速.初期是由于TYL通過(guò)溶液的擴(kuò)散到復(fù)合RC、SC的外表面,固液兩相的濃度差以及腐殖酸的結(jié)構(gòu)使得外部擴(kuò)散進(jìn)行迅速.在第3階段,顆粒內(nèi)擴(kuò)散速率明顯低于外部擴(kuò)散,可能是由于微孔的直徑相對(duì)于復(fù)合前變小了,才導(dǎo)致其吸附速率降低.

圖4 顆粒擴(kuò)散模型對(duì)RC、RC-HA、SC和SC-HA吸附TYL的擬合Fig.4 Intraparticle diffusion model of TYL on RC, RC-HA, SC and SC-HA

2.3 黑炭及其與腐殖酸復(fù)合物對(duì) TYL的吸附等溫線

RC、SC及其與腐殖酸的復(fù)合物對(duì)TYL的吸附等溫線如圖5所示.為了進(jìn)一步明確其吸附特性,我們用線性Linear、Freundlich和Langmuir等溫吸附模型對(duì)TYL在RC和RC-HA及SC和SC-HA上吸附等溫線數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,結(jié)果如表3所示.

圖5 RC、RC-HA、SC和SC-HA吸附TYL的等溫線Fig.5 Sorption isotherms of tylosin on RC、RC-HA、SC and SC-HA

從表 3中擬合的結(jié)果來(lái)看, Linear和Freundlich模型對(duì)TYL在 RC、RC-HA、SC和SC-HA上的吸附等溫線數(shù)據(jù)擬合較好.其中Linear模型擬合的相關(guān)性系數(shù)(R2)均在0.98以上,因此疏水性分配作用可能是主導(dǎo)RC、SC及其與腐殖酸的復(fù)合物吸附TYL的主要機(jī)制.Guo[19]等報(bào)道了TYL在黑炭上的吸附,吸附等溫線可用線性模型較好的擬合,吸附機(jī)制主要以疏水性分配為主.RC和RC-HA的分配系數(shù)Kd遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于SC和SC-HA的分配系數(shù),表明RC、RC-HA的吸附能力遠(yuǎn)大于SC、SC-HA,原因可能在于RC是多孔的結(jié)構(gòu),且其表面積具有較多的活性官能團(tuán),而SC較容易團(tuán)聚,因此不利于對(duì)污染物的吸附.Freundlich模型擬合的n值都小于1說(shuō)明TYL在RC、RC-HA、SC和SC-HA上的吸附過(guò)程是多層的非均質(zhì)的吸附.Guo等[9]報(bào)道了TYL在針鐵礦上的吸附,吸附等溫線可用 Freundlich較好的擬合,吸附是一個(gè)多相的過(guò)程.有研究表明有機(jī)質(zhì)的含量會(huì)影響TYL在土壤中的吸附,吸附能力與腐殖酸組分的含量和 H/C比值有顯著的正相關(guān)性,所以黑炭和HA的復(fù)合物會(huì)增加其吸附能力[20].同時(shí),吸附能力大小的差異可能是由于 SC在液體中容易團(tuán)聚,降低了其比表面積和孔隙率,從而使得SC的吸附TYL能力比RC弱.

表3 TYL在 RC、RC-HA、SC和SC-HA上的吸附等溫線的模型擬合Table 3 List of TYL sorption isotherm parameters

2.4 pH 值和離子強(qiáng)度對(duì)黑炭及其與腐殖酸復(fù)合物吸附TYL的影響

pH值和離子強(qiáng)度對(duì)TYL在RC、RC-HA、SC和SC-HA上吸附的影響如圖6所示.從圖6(a)可看出RC負(fù)載腐殖酸后對(duì)TYL的吸附受pH影響較大,當(dāng)pH值從3.0增加到9.0時(shí),RC-HA對(duì)TYL的吸附持續(xù)下降,當(dāng)pH值從9.0增加到11.0時(shí)吸附基本保持不變.而SC-HA對(duì)TYL的吸附隨著pH的增加略微減小.原因可能在于腐殖酸上帶有大量的羥基、羧基、氨基等官能團(tuán),在酸性的條件下這些官能團(tuán)一般帶正電,當(dāng)溶液 pH ＜ 7.1時(shí),TYL大部分是以帶正電的離子態(tài)的形式存在,因此RC-HA和SC-HA與TYL在此時(shí)存在靜電斥力,此時(shí)較強(qiáng)的吸附可能主要通過(guò)離子交換作用進(jìn)行, Guo等[1]報(bào)道了TYL在腐殖酸上的吸附,在酸性條件下吸附主要是以離子交換作用為主導(dǎo).因此RC和SC與腐殖酸的復(fù)合物表面上的腐殖酸可以與 TYL+進(jìn)行離子交換.另外腐殖酸上的羥基和羧基可以通過(guò)氫鍵作用與TYL結(jié)合[11,17].

由圖6(b)可以看出離子強(qiáng)度對(duì)TYL在RC、RC-HA、SC和SC-HA上吸附的影響.從圖中可以看出當(dāng)離子強(qiáng)度從0M增加到0.01M時(shí)RC、SC及其與腐殖酸的復(fù)合物對(duì)TYL的吸附明顯減小,離子強(qiáng)度進(jìn)一步增加到 0.1M時(shí),吸附稍有減弱但不顯著.離子強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)采用的溶液 pH為5,小于7.1,此時(shí)TYL大部分帶正電荷,溶液中大量K+的存在會(huì)和TYL競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn),而腐殖酸上存在很多活性基團(tuán)(羥基、氨基和羧基)等[1].在低離子強(qiáng)度條件下,離子強(qiáng)度的增加能明顯增強(qiáng)離子交換作用的競(jìng)爭(zhēng),使吸附隨離子強(qiáng)度的增加而減少,當(dāng)離子強(qiáng)度增加到一定程度,TYL周?chē)碾x子達(dá)到飽和,離子強(qiáng)度的影響會(huì)逐漸降低.

圖6 pH和離子強(qiáng)度對(duì)RC、RC-HA、SC和SC-HA吸附TYL的影響Fig.6 Effects of ionic strength and pH on the sorption of tylosin on RC、RC-HA、SC and SC-HA

3 結(jié)論

3.1 2種黑炭與腐殖酸復(fù)合后,其對(duì)泰樂(lè)菌素的吸附能力分別增強(qiáng)32%和72%,表明自然界中黑炭與腐殖酸的界面作用會(huì)對(duì)土壤中有機(jī)污染物遷移吸附起著重要作用.

3.2 黑炭及其與腐殖酸的復(fù)合物對(duì)泰樂(lè)菌素的吸附是一個(gè)多相的吸附過(guò)程,吸附主要受疏水性分配,離子交換和氫鍵作用主導(dǎo).

3.3 在考察黑炭及抗生素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí),應(yīng)考慮腐殖酸的影響,腐殖酸的存在能減少抗生素的遷移,降低其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).

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The sorption properties of tylosin by black carbon-humic acid complex.

DONG Hao1, GUO Xue-tao1*, WU Hui-jun1, YANG Chen2, PENG Dan3, GAO Liang-min1, HU You-biao1(1.School of Earth and Environment, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China；2.College of Environment and Energy, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China；3.School of Traffic and Environment, Shenzhen Institute of Information Technology, Shenzhen 518172, China). China Environmental Science, 2016,36(12)：3610～3617

Based on tylosin was wsed as one representative organic pollutant, the sorption characteristics and mechanism of tylosin on different sources of nano black carbon-humic acid complexes was invesitigated. Results showed that the sorption capacity of black carbon and humic acid complex was higher than that of black carbon and humic acid; the sorption equilibrium could be obttained within 24hours; the sorption kinetics of tylosin on both black carbon and black carbon-humic acid complex fitted the pseudo-second-order kinetics model; the sorption isotherms could fit well with the Henry model and Freundlich model; the sorption capacity of tylosin on black carbon and humic acid complex would be altered in different solution chemistries (i.e., pH and ionic strength of solutions). Ion-exchange, hydrogen-bond, and hydrophobic play a main role in the sorption of tylosin on black carbon and humic acid complex.

black carbon；humic acid；sorption；tylosin

X703

A

1000-6923(2016)12-3610-08

董 浩(1994-),男,安徽合肥人,安徽理工大學(xué)碩士研究生,從事環(huán)境功能材料的構(gòu)筑及其光催化性能的研究.

2016-05-05

國(guó)家自然科學(xué)基金(41503095);安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(KJ2015A016);安徽理工大學(xué)青年基金重點(diǎn)項(xiàng)目(QN201507);安徽理工大學(xué)博士基金(ZY540);深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目(JCYJ20150417094158012)

* 責(zé)任作者,講師, guoxuetao2005@163.com