茶渣生物炭制备及其对溶液中四环素的去除特性

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以茶渣(tea waste)为对象,在300、500和700℃限氧条件下热解制备成生物炭 (TWBC300、TWBC500和TWBC700),研究其对溶液中四环素(tetracycline,TC)的去除特性。采用元素分析、比表面积分析仪、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对TWBC300、TWBC500及TWBC700进行表征;考察生物炭添加量、溶液初始pH、离子类型及强度等因素对四环素去除效果的影响;结合吸附动力学、吸附等温线和仪器表征结果探究生物炭对溶液中四环素的作用机制。结果表明,适合的生物炭投加量为4.0 g·L-1。溶液初始pH对生物炭去除四环素的影响较小。溶液中阳离子类型对生物炭吸附四环素的抑制作用依次是Mg2+>Ca2+> K+>Na+。NH4+能略微促进生物炭对四环素的吸附,而铜离子却显著抑制生物炭对四环素的去除。环境温度增加能提升生物炭对四环素的去除效果。拟二级动力学方程和Langmuir模型可以较好的拟合茶渣生物炭吸附四环素的过程。茶渣生物炭对四环素的吸附量次序是TWBC700>TWBC500>TWBC300。孔隙扩散、氢键和π—π作用是茶渣生物炭去除四环素的主要机制。因此,高温制备的茶渣生物炭可作为废水中四环素去除的良好吸附剂。
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