N、S共掺杂磁性生物炭对水体Cu(Ⅱ)和四环素的协同吸附机制

作     者：曾湘楚 莫镇榕 银秀菊 武哲 ZENG Xiangchu;MO Zhenrong;YIN Xiuju;WU Zhe

作者机构：广西现代蚕桑丝绸协同创新中心河池学院化学与生物工程学院广西河池546300 广西蚕桑生态学与智能化技术应用重点实验室河池学院化学与生物工程学院广西河池546300 化学生物中心丽水市农林科学研究院浙江丽水323000 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2024年第43卷第12期

页      面：7004-7017页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：广西现代蚕桑丝绸协同创新中心基金(2023GXCSSC03) 河池学院高层次人才科研启动项目(2019GCC008,2023GCC015) 

主　　题：共掺杂生物炭 铜配合物 四环素 二元污染物 协同吸附 

摘      要：含重金属、抗生素的水环境协同污染问题受到了广泛的关注和研究。磁性生物炭(Fe-BC)对水体多种污染物具有良好的吸附性能,但是原生生物炭的结构限制了其性能。而杂原子(N、S等)的掺杂是改变其内部结构、有效提高其吸附性能的理想方法之一。基于此,本文以FeCl_(3)·6H_(2)O为磁性前体,甘蔗渣纤维为碳源,尿素、硫脲和硫酸铵为掺杂材料,制备了N、S共掺杂磁性生物炭(Fe/N/S-BC),并将其与未掺杂和单掺杂型磁性生物炭(Fe-BC、Fe/N-BC、Fe/S-BC)进行结构和性能的比较。Fe/N/S-BC对Cu(Ⅱ)和四环素(TC)单一污染体系的最大吸附容量可达到230.70mg/g和93.63mg/g,吸附模型更符合拟二级和Langmuir模型。在二元污染体系中,TC的加入能促进Cu(Ⅱ)的吸附而Cu(Ⅱ)的加入则对TC的吸附呈现从促进到抑制的作用。Fe/N/S-BC对Cu(Ⅱ)和TC吸附作用主要涉及阳离子-π相互作用、络合、氢键、静电吸引、孔扩散(填充)等。由于N、S共掺杂,Fe/N/S-BC比其他生物炭具有更优的吸附性能,并且能实现Cu(Ⅱ)和TC复合污染物的协同吸附,其作为一种水环境修复材料具有较好的应用潜力。