【摘 要】
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以抗生素为代表的新污染物由于其结构复杂、具有生物毒性等特点,采用传统生物处理技术难以有效去除,持续排入水体存在一定的环境风险。对于上述污染物通常采用吸附、膜分离、高级氧化等方式加以去除,但这些处理技术存在成本高、去除不彻底、二次污染等问题。本研究以青霉素菌渣为原料,采用热解法制备了一种新型生物炭吸附材料,考察了其吸附去除典型抗生素四环素的性能,并研究了吸附其他新污染物的广谱性,以及吸附处理抗生素实
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以抗生素为代表的新污染物由于其结构复杂、具有生物毒性等特点,采用传统生物处理技术难以有效去除,持续排入水体存在一定的环境风险。对于上述污染物通常采用吸附、膜分离、高级氧化等方式加以去除,但这些处理技术存在成本高、去除不彻底、二次污染等问题。本研究以青霉素菌渣为原料,采用热解法制备了一种新型生物炭吸附材料,考察了其吸附去除典型抗生素四环素的性能,并研究了吸附其他新污染物的广谱性,以及吸附处理抗生素实际废水的净化效果。研究结果如下:1)采用K2CO3浸渍、600℃下限氧热解、盐酸酸洗制备出一种芳香化程度高、具有丰富的孔隙结构的青霉素菌渣生物炭（IKBCH）。IKBCH比表面积达到了991.395m~2·g-1,平均孔径为1.758 nm,属于微孔生物炭;其碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为804.64 mg·g-1和349.88 mg·g-1。2)探究了IKBCH对四环素的吸附特性,当初始四环素浓度为200 mg·L-1时,IKBCH投加量大于1 g·L-1,四环素去除率大于99.91%。在初始pH=4时IKBCH对四环素吸附容量达到最大,为306.01 mg·g-1。共存阳离子Na+和K+对吸附影响较小,Ca2+和Mg2+会产生强烈竞争吸附。IKBCH对四环素的吸附过程符合拟二级动力学模型和Langmuir等温线模型,为均匀表面上的单层吸附。其吸附机制包括孔隙填充、π-π相互作用、氢键作用和静电吸附。采用热碱再生法对IKBCH进行再生,在第3次循环使用时,仍保持74.20%的吸附容量。3)广谱性实验表明,IKBCH对6种新污染物环丙沙星、雷尼替丁、磺胺甲恶唑、双酚A、阿特拉津和毒死蜱的吸附容量分别为216.32 mg·g-1、142.76 mg·g-1、181.51 mg·g-1、319.53 mg·g-1、98.51 mg·g-1和93.64 mg·g-1,当各新污染物浓度为5mg·L-1时去除率均在99.19%以上。采用IKBCH吸附处理土霉素制药废水和头孢制药废水,COD去除率可分别达到94.30%和94.95%,土霉素和头孢类抗生素均未检出。
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