秸秆生物炭吸附对乙酰氨基酚的机制及其位能分布特征

作     者：商岑尧 顾若婷 张强 谢慧芳 王冰玉 SHANG Cen-yao;GU Ruo-ting;ZHANG Qiang;XIE Hui-fang;WANG Bing-yu

作者机构：南京理工大学环境与生物工程学院南京210094 南京理工大学化工污染控制与资源化江苏省高校重点实验室南京210094 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2022年第43卷第9期

页      面：4888-4901页

核心收录：

学科分类：083001[工学-环境科学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(42107398) 江苏省自然科学基金项目(BK20210358) 中国博士后科学基金项目(2020M68618) 江苏省中央高校基本科研业务费专项(3092002118) 

主　　题：秸秆 生物炭 对乙酰氨基酚 吸附机制 位置能量分布 

摘      要：作为药品和个人护理产品(PPCPs)中用量最大的一类,对乙酰氨基酚广泛存在于水环境中,具有潜在的环境风险;因此,有必要对其去除机制开展研究.基于我国农业秸秆资源高值转化的需求,通过热解制备秸秆生物炭吸附净化水中对乙酰氨基酚具有良好的应用前景.然而秸秆生物炭对对乙酰氨基酚的吸附过程和机制尚不清楚.选用4种秸秆(稻秆、麦秆、玉米秆和大豆秆)作为原料,通过热裂解在400℃和500℃制备生物炭,进行序批吸附实验,同时研究腐殖酸和pH对吸附过程的影响.结果表明,基于Freundlich模型和位置能量分布模型可知,500℃生物炭对对乙酰氨基酚的吸附量显著高于400℃生物炭(吸附系数K_(F)高出1.16~2.53倍),且具有较多的高能吸附位点.高温热解生物炭的主要吸附机制为孔道吸附和π-π作用;低温热解生物炭的主要吸附机制为表面氢键作用.腐殖酸对对乙酰氨基酚在生物炭上的去除具有协同效应,这归因于所选腐殖酸具有一定芳香性,可促进与对乙酰氨基酚的相互作用.pH升高抑制生物炭吸附主要归因于对乙酰氨基酚团聚.吸附机制研究表明,可通过提高热解温度促进对乙酰氨基酚在秸秆生物炭上的孔道吸附和π-π作用;腐殖酸和pH影响研究表明,秸秆生物炭与对乙酰氨基酚的相互作用不受腐殖酸影响,在低pH环境下也具有良好吸附性能.