【摘 要】
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四环素（tetracycline,TCs）是应用广泛的广谱性抗生素,因不易自然降解而在环境中富集,影响到生态平衡及人体健康。生物炭是一种良好的吸附剂且性质稳定,但生物炭对TCs的吸附能力会受原材料来源、制备条件及环境条件等影响较大。因此,探明老化处理对生物炭自身性质及其对TCs去除效果的影响对于生物炭的开发应用至关重要。本研究以三球悬铃木（Platanus orientalis Linn）（俗称法
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四环素（tetracycline,TCs）是应用广泛的广谱性抗生素,因不易自然降解而在环境中富集,影响到生态平衡及人体健康。生物炭是一种良好的吸附剂且性质稳定,但生物炭对TCs的吸附能力会受原材料来源、制备条件及环境条件等影响较大。因此,探明老化处理对生物炭自身性质及其对TCs去除效果的影响对于生物炭的开发应用至关重要。本研究以三球悬铃木（Platanus orientalis Linn）（俗称法桐）落叶为原料热解制备原始生物炭（BC）,并经水洗老化（WBC）、酸洗老化（ABC）、H2O2老化（HBC）、K2Cr2O7老化（PBC）和KMn O4老化（MBC）制备5种老化生物炭。采用比表面积分析仪（BET）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和Zeta电位分析仪等方法比较老化前后生物炭结构和元素组成变化;通过批量吸附、解吸实验研究不同老化生物炭对TCs吸附能力的影响,运用吸附动力学和吸附等温线模型探究老化生物炭对TCs吸附作用的机制。本研究所得到的主要结论如下:（1）不同老化处理对生物炭理化特性的影响与BC相比,MBC显著提高了生物炭比表面积,由3.4 m~2·g-1提高到41.6 m~2·g-1,同时WBC、ABC、HBC和PBC比表面积分别增加了70.6%,12.1%,41.2%和144.4%。老化处理显著改善了生物炭孔径结构,经老化处理的生物炭表面更为粗糙,孔壁变薄,孔隙结构更为丰富,形状变的不规则。除MBC因负载Mn2+而增加了灰分含量外（32.7%）,其他老化生物炭的灰分含量（10.1～16.4%）均明显低于BC（21.8%）。老化处理减弱了生物炭芳香性,增强了亲水性、极性。同时,随p H值升高,老化处理生物炭的负电性增强。与BC相比,MBC、HBC和PBC分别增加了Mn-O、C-O-C、Si-O-Si新的官能团,并且吸附TCs后生物炭的-OH、-COOH、C=C&C=O、C-H等官能团振动峰的位置和大小发生了明显变化。（2）不同老化处理生物炭对TCs吸附的影响生物炭添加量为1.0 g.L-1,pH为2.0时MBC和ABC达到最佳吸附效果,而PBC、WBC和HBC则在p H为11.0时吸附效果最好。生物炭对TCs的去除效果受其他离子浓度的影响,随Na+、Ca2+和Na+/Ca2+（二者同时存在）浓度的升高,MBC去除TCs的效果均受到抑制。在解吸48 h后,解吸率总体表现为:ABC（9.8%）>PBC（8.4%）>MBC（7.7%）>BC（5.5%）>WBC（5.2%）>HBC（4.9%）。（3）不同老化处理生物炭对TCs吸附影响的机理准二阶动力学模型能够很好拟合除HBC外其余老化生物炭对TCs的吸附过程,说明这一吸附过程是以化学吸附为主导;而HBC对TCs的吸附过程更适用于准一阶动力学方程,平衡吸附量为12.2 mg·g-1,该吸附过程是以物理吸附为主。除PBC外,各老化处理生物炭等温吸附模型均符合Freundlich曲线,说明该吸附过程均属于多分子层吸附,氢键作用、表面络合作用和孔隙填充是其吸附TCs的主要吸附机制。
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