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    榴蓮殼生物炭對(duì)磺胺嘧啶的吸附性能

    2020-11-26 09:39:26孟慶梅孟迪張艷麗劉新鵬高佩玲藺愛國(guó)侯立安
    化工進(jìn)展 2020年11期
    關(guān)鍵詞:生物實(shí)驗(yàn)

    孟慶梅,孟迪,張艷麗,劉新鵬,高佩玲,藺愛國(guó),侯立安

    (1 中國(guó)石油大學(xué)(華東)化學(xué)工程學(xué)院,山東青島266555;2 山東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,山東淄博255000)

    抗生素(antibiotics)是生物(包括微生物、植物和動(dòng)物)在其生命活動(dòng)過程中所產(chǎn)生或由其他方法獲得的、能在低濃度下有選擇地抑制或影響其他生物功能的有機(jī)物質(zhì)[1]?;前奉愃幬锸且环N常見的抗生素,在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜牧業(yè)等方面[2]。磺胺嘧啶屬磺胺類藥物,其在污水處理廠或水環(huán)境中的含量多為ng/L 或μg/L級(jí)別,但其在液體肥料或垃圾滲濾液中濃度可達(dá)1~20mg/L[3]?;前粪奏ぴ诃h(huán)境中難降解,可通過生物富集作用對(duì)人體造成巨大危害[4-5]。目前去除含抗生素廢水的方法有很多,如光催化降解[6]、微生物燃料電池電解法[7]、生物處理[8]、膜法[9]、吸附法[10]等。吸附法因具有低成本、可再生能力強(qiáng)、去除效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。吸附劑的種類有很多,包括活性炭、膨潤(rùn)土、二氧化鈦納米顆粒、生物炭、石墨烯納米材料等[10-11]。與其他材料相比,生物炭的制備成本低且具有很強(qiáng)的吸附能力,所以近幾年來被作為熱點(diǎn)資源應(yīng)用于污水處理方面。

    生物炭是生物質(zhì)在完全或部分缺氧、低溫或相對(duì)低溫(<700℃)的條件下熱分解所產(chǎn)生的一種高碳固體殘?jiān)黐12]。其具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、大比表面積、豐富的極性官能團(tuán)且原料來源廣泛,是一種新型吸附材料[13]。孫彤等[14]研究了三種炭化溫度(300℃、500℃、700℃)下制備的玉米秸稈生物炭對(duì)水中戊唑醇和稻瘟酰胺的吸附特性,結(jié)果表明隨著炭化溫度的提高,生物炭對(duì)兩種抗生素的吸附效果顯著增強(qiáng),該吸附過程更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué);王麗敏等[15]以玉米芯為原料,探究其對(duì)水中活性艷紅的吸附特性,結(jié)果表明吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,Langmuir吸附模型能夠很好地?cái)M合吸附等溫線。此外,研究表明,生物炭改性可以有效提升其比表面積,促進(jìn)吸附劑孔結(jié)構(gòu)的發(fā)展,進(jìn)而促進(jìn)大分子有機(jī)物的吸附。在諸多改性方式中,磷酸改性操作簡(jiǎn)單,對(duì)生物炭表面性能提升顯著。采用金屬改性或堿改性生物炭的比表面積增長(zhǎng)有限,智燕彩等[16]采用金屬對(duì)花生殼生物炭進(jìn)行改性,比表面積增加至120m2/g 左右;Dai 等[17]和張悍等[18]采用NaOH浸漬法對(duì)生物炭進(jìn)行改性,改性后比表面積均低于200m2/g。崔健等[19]和張凈凈等[20]分別利用45%和85%的磷酸制備活化的秸稈炭和魚鱗炭,其比表面積分別增加到977.2m2/g 和498.162m2/g,較活化前原炭的比表面積有了大幅度提升。由此可見,磷酸改性是一種很有潛力的生物炭改性方式。

    榴蓮是熱帶著名水果之一,被譽(yù)為“水果之王”,其主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等[21]。隨著近年來榴蓮消費(fèi)量的增加,廢棄榴蓮殼的產(chǎn)量也隨之增加,但目前尚未有高效的回收利用處理方式,只能作為垃圾處理。利用榴蓮殼制備生物炭(DBC)用于污染物治理,可實(shí)現(xiàn)以廢治廢,變廢為寶,符合環(huán)境友好型社會(huì)的需求。本實(shí)驗(yàn)探討了以榴蓮殼為原料制備生物炭的應(yīng)用潛力,以磷酸為活化劑制備DBC,并對(duì)其進(jìn)行性能表征,探究在不同條件(DBC 投加量、溶液pH、SDZ 初始濃度、吸附溫度、吸附時(shí)間)下DBC 對(duì)磺胺嘧啶(SDZ)的吸附效果,通過正交實(shí)驗(yàn)確定最佳吸附條件,并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫?cái)M合,對(duì)其機(jī)理進(jìn)行初步分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)改性榴蓮殼生物炭展示出較好的抗生素吸附性能,具備一定的環(huán)保應(yīng)用潛力。

    1 材料與方法

    1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

    磺胺嘧啶,純度為98%,阿拉丁科技(中國(guó))有限公司;磷酸,AR 級(jí),含量85%,煙臺(tái)遠(yuǎn)東精細(xì)化工有限公司;氫氧化鈉,AR 級(jí),天津市科密歐化學(xué)有限公司;實(shí)驗(yàn)用水,均采用超純水。

    1.2 生物炭的制備

    實(shí)驗(yàn)所需的榴蓮殼取自山東省淄博市某市場(chǎng)。將榴蓮殼水洗風(fēng)干后粉碎至粒徑小于40 目,儲(chǔ)存?zhèn)溆?。采用慢速熱解法[22],以不同濃度的磷酸(45%、65%和85%)為活化劑制備生物炭。取10g處理后的榴蓮殼于燒杯中,以浸漬比2.5∶1(磷酸∶生物質(zhì),質(zhì)量比),室溫下浸漬6h,然后轉(zhuǎn)移至坩堝中,置于馬弗爐中,以5℃/min 速率升溫至350℃,保持2h。冷卻至室溫后用超純水反復(fù)浸洗至pH 為中性,70℃烘干。冷卻后將生物炭磨碎至粒徑小于200目,移至廣口瓶密封保存?zhèn)溆?,即為DBC。以榴蓮殼為原料,未經(jīng)磷酸浸漬,以與DBC相同的熱解條件制備的生物炭為原炭,即為BC。

    1.3 生物炭的表征

    比表面積及孔徑測(cè)定采用比表面積及孔徑分析儀(Quantachrome Autosorb Station 1,Quantachrome Instruments,美國(guó))測(cè)定;表面微觀狀態(tài)采用掃描電鏡分析(SEM,Quanta 250,Thermo Fisher,美國(guó));采用傅里葉變換顯微紅外光譜儀(FTIR,Nicolet5700,Thermo Nicolet Corp,美國(guó))對(duì)生物炭表面化學(xué)官能團(tuán)進(jìn)行掃描分析。生物炭的zeta電位由電泳儀測(cè)得(JS94H,上海中辰數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司,中國(guó))。

    1.4 吸附實(shí)驗(yàn)

    稱取0.0500g DBC 于100mL 錐形瓶中,加入50mL 磺胺嘧啶溶液,濃度分別為5.0mg/L、10.0mg/L、 15.0mg/L、 20.0mg/L、 30.0mg/L、40.0mg/L、 50.0mg/L、 60.0mg/L、 70.0mg/L、80.0mg/L、90.0mg/L、100.0mg/L,置于(30±1)℃氣浴恒溫振蕩器中,避光,在120r/min 條件下振蕩12h 達(dá)到吸附平衡。取樣,溶液過0.45μm 微孔濾膜,采用紫外分光光度計(jì)(UV-5100B,上海元析儀器有限公司)在259nm 波長(zhǎng)處測(cè)濾液的吸光度,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算質(zhì)量濃度。每組做三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)式(1)和式(2)分別計(jì)算DBC 對(duì)SDZ 的去除率和吸附容量。

    式中,η為SDZ 的去除率,%;C0為吸附前SDZ 溶液的質(zhì)量濃度,mg/L;C為吸附后SDZ 溶液的質(zhì)量濃度,mg/L;qt為吸附t時(shí)刻DBC 對(duì)SDZ 溶液的吸附容量,mg/g;V為SDZ溶液的體積,L;m為DBC的質(zhì)量,g。

    2 結(jié)果與討論

    2.1 生物炭理化性質(zhì)表征分析

    2.1.1 比表面積(BET)分析

    圖1 為經(jīng)不同濃度磷酸(45%、65%和85%)以2.5∶1 的浸漬比活化過的榴蓮殼生物炭DBC[圖1(b)、(c)、(d)]和BC[圖1(a)]的孔徑分布圖與N2吸附-脫附曲線。根據(jù)孔徑分布圖可以看出,BC 與DBC的孔徑分布范圍均在0~25nm之間。BC內(nèi)部孔含量極低,不同濃度磷酸浸漬的DBC 表面均具有豐富的孔結(jié)構(gòu),且主要為微孔。由N2吸附-脫附曲線可知,BC 的吸脫附曲線近乎重疊,無滯后環(huán),三種DBC 的吸脫附曲線隨著壓力的增大,吸附量逐漸增大,在相對(duì)壓力0.4 左右出現(xiàn)滯后環(huán)。這進(jìn)一步說明DBC 的孔徑結(jié)構(gòu)為微孔和中孔的復(fù)合結(jié)構(gòu),而這兩種孔徑對(duì)大分子吸附質(zhì)具有很好的吸附能力[23]。

    BC 和DBC 的比表面積和孔容、孔徑等參數(shù)如表1所示,相較于BC,三種DBC的BET比表面積、總孔體積、微孔體積都有明顯的增大,平均孔徑減小,且隨著磷酸濃度的增大,活化炭的比表面積、孔容略有增加。其中,85%磷酸活化的生物炭的BET 比表面積近乎為BC 的500 倍,總孔體積約為BC的45倍。這與之前的研究報(bào)道“活化生物炭的孔隙發(fā)育會(huì)更完全、微孔數(shù)量更多、比表面積更大”的現(xiàn)象相一致[24],也與吸附劑的吸附能力隨著微孔數(shù)量增加而增加的觀點(diǎn)相一致[25]。邵俊等[26]的研究中,磷酸改性的咖啡渣生物炭的比表面積由0.1123m2/g 提升至1058.75m2/g,結(jié)合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,磷酸改性具備很好的比表面積提升性能,本文后續(xù)實(shí)驗(yàn)中均采用85%磷酸為活化劑的榴蓮殼生物炭為吸附劑,記為DBC。

    2.1.2 掃描電鏡(SEM)分析

    圖2(a)、(b)和(c)、(d)分別為BC 和DBC 的掃描電鏡圖。由圖2可見,經(jīng)磷酸活化后,DBC顆粒粒徑變小,BC 表面光滑平整,孔隙結(jié)構(gòu)不明顯,這與BC 具有很小的比表面積的特點(diǎn)相符合。DBC 表面凹凸不平,有較多的孔狀結(jié)構(gòu),出現(xiàn)大面積的內(nèi)腔與凹槽,與表2所示的比表面積數(shù)據(jù)相吻合。趙濤[27]研究了不同生物炭對(duì)水中磺胺類抗生素的吸附,結(jié)果表明比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)是影響吸附速率的關(guān)鍵,比表面積越大,孔隙結(jié)構(gòu)越多,提供的吸附點(diǎn)位越多,對(duì)磺胺類抗生素的吸附效果越好。根據(jù)SEM表征結(jié)果可知,與BC相比,DBC的比表面積顯著增大,孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),進(jìn)一步表明DBC 的吸附能力將更好。

    圖1 BC和DBC的N2吸附-脫附曲線和孔徑分布

    表1 BC和DBC的比表面積、孔容和孔徑分析

    圖2 BC和DBC的SEM圖像

    2.1.3 傅里葉紅外光譜(FTIR)分析

    BC 及DBC 吸附前后的紅外光譜如圖3 所示。DBC 與BC 的光譜圖極為相似,官能團(tuán)對(duì)應(yīng)的波強(qiáng)度和位置略有變化,改性后的榴蓮殼生物炭的官能團(tuán)數(shù)量略有增加。3402cm-1、3423cm-1處為—OH的伸縮振動(dòng)峰[28],在2918cm-1和2920cm-1處為不對(duì)稱脂肪族C—H 的伸縮振動(dòng)峰[29];1696cm-1處對(duì)應(yīng)的是C==O的伸縮振動(dòng)峰[30],1590cm-1處為—COOH的C==O 伸縮振動(dòng)峰[31];DBC 在1193cm-1處的吸收峰對(duì)應(yīng)的是C—O 的伸縮振動(dòng)[32]。DBC 吸附前后的特征峰發(fā)生了一定變化,吸附SDZ 后3423cm-1、1594cm-1分別紅移至3413cm-1、1592cm-1,1193cm-1藍(lán)移至1211cm-1,表明DBC表面的官能團(tuán)與SDZ之間發(fā)生了相互作用[33]。

    圖3 BC和DBC吸附SDZ前后的紅外光譜

    2.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

    2.2.1 DBC投加量對(duì)吸附的影響

    圖4 吸附劑投加量對(duì)BC和DBC吸附SDZ的影響

    圖4 為不同DBC 投加量(0.2~2g/L)對(duì)SDZ 的去除率與吸附容量的影響。由圖4可以看出,隨著投加量的增加,DBC 對(duì)SDZ 的去除率從78.05%上升至96.30%;當(dāng)投加量超過1.4g/L時(shí),DBC對(duì)SDZ的去除率趨于平緩,維持在96.03%~96.30%之間,但吸附容量逐漸降低。這是因?yàn)镾DZ初始濃度一定時(shí),隨著吸附劑投加量增大,總吸附點(diǎn)位增加,吸附容量增加,但吸附質(zhì)的量一定,因此單位質(zhì)量吸附劑的吸附量降低[34]。綜合考慮吸附容量與去除率及成本等因素,確定DBC投加量為1g/L。

    2.2.2 zeta電位表征結(jié)果及pH對(duì)吸附的影響

    圖5 為不同pH(3~10)下DBC 的zeta 電位圖,隨著pH的增加,zeta電位逐漸降低,zeta電位值為零時(shí),pHpzc=3.44。當(dāng)溶液的pH小于pHpzc時(shí),顆粒表面帶凈正電荷,zeta 電位為正值;當(dāng)溶液的pH大于pHpzc時(shí),顆粒表面帶凈負(fù)電荷,zeta 電位為負(fù)值[35]。

    圖5 DBC在不同pH下的zeta電位

    pH 對(duì)BC 和DBC 吸 附SDZ 的影響如圖6 所示。SDZ在BC表面吸附不受初始溶液pH的影響,且吸附效果不佳。而在DBC 表面吸附效果變化明顯:pH 為2~6 時(shí),SDZ 的去除率從92.40%上升到95.49%,隨著pH的升高,SDZ的去除率有所下降,但下降趨勢(shì)不明顯,總?cè)コ嗜源笥?0%;當(dāng)pH升高到12 時(shí),去除率迅速降低至55.88%。說明酸性、中性和弱堿性溶液對(duì)DBC 吸附SDZ 的影響較小,而在強(qiáng)堿性溶液中影響很大。由圖5 可知,DBC表面帶負(fù)電荷,而在強(qiáng)堿性條件下SDZ也帶負(fù)電,同種電荷相互排斥作用力大,不利于吸附作用,因此去除率下降。在pH為4~10之間時(shí),DBC對(duì)磺胺嘧啶的去除率均高于90%,但隨著pH 的增大,DBC 所帶負(fù)電荷量逐漸增大,這一現(xiàn)象表明,靜電吸附不是DBC 吸附過程的唯一吸附機(jī)理,主要發(fā)生化學(xué)吸附或物理吸附。吸附后溶液pH 變化不大,在圖6中未列出吸附后溶液的pH。

    圖6 初始pH對(duì)BC和DBC吸附SDZ的影響

    2.2.3 初始濃度對(duì)吸附的影響

    初始濃度對(duì)BC 和DBC 吸附SDZ 的影響如圖7所示。隨著SDZ 初始濃度的變化,BC 對(duì)SDZ 的吸附曲線為平緩直線,與BC 的表征結(jié)果顯示一致,即BC 對(duì)SDZ 沒有吸附效果。SDZ 初始濃度在5~20mg/L之間時(shí),隨著濃度的增加,SDZ的去除率逐漸升高,這是因?yàn)槌跏茧A段,溶液中的SDZ與DBC中的SDZ存在較大的濃度梯度,其傳質(zhì)推動(dòng)力也較大,且吸附位點(diǎn)充足[36];當(dāng)濃度為20mg/L 時(shí),去除率達(dá)到最大值(96.87%);而質(zhì)量濃度超過20mg/L 后,隨著濃度的增加去除率逐漸降低,吸附容量趨于平緩,說明此時(shí)吸附位點(diǎn)逐漸減少,吸附趨于飽和[37]。

    圖7 SDZ初始濃度對(duì)BC和DBC吸附效果的影響

    2.3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

    為進(jìn)一步優(yōu)化DBC 對(duì)SDZ 的吸附條件,本研究選取DBC投加量、溶液pH和初始濃度為影響因素,采用L9(33)正交表建立三因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)方法,其正交實(shí)驗(yàn)因素水平表如表2所示,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及方差分析如表3所示。

    表2 正交實(shí)驗(yàn)的影響因素和水平

    表3 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及方差分析

    對(duì)正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),在生物炭吸附磺胺嘧啶的實(shí)驗(yàn)中,磺胺嘧啶初始濃度對(duì)去除率的影響最大,生物炭的投加量次之,溶液的pH 影響最小。最佳水平組合為:生物炭的投加量為0.0600g,初始濃度為10mg/L,溶液pH 為4,在此條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)磺胺嘧啶去除率最高,但是隨著投加量的增加,生物炭對(duì)磺胺嘧啶的吸附容量會(huì)降低,因此,在后續(xù)吸附等溫和動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中,投加量采用0.0500g。

    2.4 吸附等溫線

    用Langmuir 等溫吸附方程式(3)和Freundlich 等溫吸附方程式(4)對(duì)DBC 吸附SDZ 的等溫吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。

    式中,Qe為平衡吸附量,mg/g;Ce為吸附平衡時(shí)剩余SDZ 濃度,mg/L;Qm為吸附劑最大吸附量,mg/g;KF、KL和n為吸附常數(shù)。

    圖8 DBC對(duì)SDZ的吸附等溫線

    表4 DBC對(duì)SDZ的吸附等溫線擬合數(shù)據(jù)

    圖8 為用Langmuir 和Freundlich 兩種模型對(duì)DBC吸附SDZ的吸附等溫?cái)M合曲線,所得的參數(shù)如表4所示。Langmuir方程多用于描述表面單分子層的吸附;Freundlich 方程則是一種對(duì)單組分吸附的經(jīng)驗(yàn)描述,屬于物理吸附[38]。由表4 中可以看出,在25℃、30℃的條件下,Langmuir模型的R2要明顯大于Freundlich 所擬合的R2,且由Langmuir 模型得出的最大吸附容量與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相差不大,可見Langmuir 模型能更好地描述DBC 對(duì)SDZ 的等溫吸附過程,說明此吸附過程為單分子層吸附。

    2.5 吸附熱力學(xué)分析

    以DBC吸附初始濃度為100mg/L的SDZ吸附等溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)其吸附熱力學(xué)進(jìn)行分析,吉布斯自由能(ΔG0)、焓變(ΔH0)和熵變(ΔS0)值用式(5)~式(8)進(jìn)行擬合計(jì)算[39]。

    式中,ΔG0為吉布斯自由能,kJ/mol;R為氣體常數(shù),為8.314J/(mol·K);T為絕對(duì)溫度,K;Kd0為熱力學(xué)平衡常數(shù);ρw為水的密度,為1000g/L;ΔH0為等量吸附焓變,kJ/mol;ΔS0為吸附標(biāo)準(zhǔn)熵變值,J/(K·mol)。不同溫度下的熱力學(xué)參數(shù)如表5所示。

    表5 DBC對(duì)SDZ的熱力學(xué)分析數(shù)據(jù)

    由表5 可知,在三個(gè)不同的溫度下,ΔG0均小于零,表明該吸附可自發(fā)進(jìn)行。并且隨著吸附溫度的上升,ΔG0略有升高,表明隨著溫度的升高,DBC對(duì)SDZ的吸附受到抑制,在較低的溫度下更利于吸附的進(jìn)行。另外,ΔH0和ΔS0均為負(fù)值,表明該吸附為放熱反應(yīng),ΔH0的數(shù)值在20.9~418.4kJ/mol之間,表明該吸附以化學(xué)吸附為主,且該吸附是有序進(jìn)行的[40]。該結(jié)果與Dong等[41]的研究是一致的。

    2.6 吸附動(dòng)力學(xué)

    為研究DBC 對(duì)SDZ 的吸附動(dòng)力學(xué),分別采用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)[式(9)]、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)[式(10)]對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合,擬合曲線如圖9所示,對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)見表6。

    式中,qt、qe分別為t時(shí)刻和吸附平衡后的吸附容量,mg/g;K1、K2分別為準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)的吸附速率常數(shù)。

    圖9 DBC對(duì)SDZ的吸附動(dòng)力學(xué)曲線

    表6 DBC對(duì)SDZ的吸附動(dòng)力學(xué)擬合數(shù)據(jù)

    由圖9可以看出,SDZ去除在5min內(nèi)達(dá)到90%以上,從5min 到6h 期間,隨著時(shí)間的增加,磺胺嘧啶的去除率逐步增加,由92.83% 升高至95.68%;6h 之后去除率趨于平緩,隨著時(shí)間增加吸附效果反而下降。這是因?yàn)殡S著吸附時(shí)間的延長(zhǎng),吸附表面的吸附位點(diǎn)逐漸飽和,固液界面的磺胺嘧啶濃度差逐漸降低,使得吸附量逐漸趨于平穩(wěn),吸附速率也隨之降低[36]。

    由表6可知,準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)所擬合的平衡吸附容量與實(shí)驗(yàn)值相差很大,且R2較低,而準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)所擬合的吸附容量(9.025mg/g、9.025mg/g)與實(shí)驗(yàn)值(9.044mg/g、9.038mg/g)相接近,且R2也均較高。說明相比于準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué),準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)能更好描述外部液膜擴(kuò)散、表面吸附和顆粒內(nèi)擴(kuò)散等吸附全過程,這與熱力學(xué)分析結(jié)果是一致的[42]。綜合DBC 對(duì)SDZ 的吸附熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,再結(jié)合其結(jié)構(gòu)表征結(jié)果,該反應(yīng)為以化學(xué)吸附為主的可自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng)。

    3 結(jié)論

    (1) 磷酸活化生物炭(DBC) 的比表面積(1224.635m2/g)相對(duì)于BC的比表面積(2.511m2/g)增大,孔結(jié)構(gòu)豐富,含氧官能團(tuán)增加,表明用磷酸活化可對(duì)生物炭的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行有效的改善。

    (2) 由正交實(shí)驗(yàn)可得,在DBC 投加量為0.0600g、磺胺嘧啶初始濃度為10mg/L、pH為4時(shí),去除效率最高,且在此條件下吸附效果最佳。

    (3)通過對(duì)吸附等溫線和吸附動(dòng)力學(xué)的擬合數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),Langmuir模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能更好地描述生物炭對(duì)磺胺嘧啶的吸附過程,說明此過程為單分子層吸附。

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