| 赵传起,巩思诺,陈宇轩,谭文,文丽春,禤泳希,潘鸿辉,施钦.Zn-Fe共活化磁性生物炭吸附四环素与重金属铬的性能比较与机理分析[J].农业环境科学学报,2025,44(8):2201-2210. |
| Zn-Fe共活化磁性生物炭吸附四环素与重金属铬的性能比较与机理分析 |
| Comparison of adsorption performance and mechanism analysis of Zn-Fe co-activated magnetic biochar for tetracycline and chromium |
| 投稿时间：2024-08-20 |
| DOI：10.11654/jaes.2024-0697 |
| 中文关键词: 磁性生物炭 甘蔗渣 四环素 Cr （Ⅵ） 吸附 |
| 英文关键词: magnetic biochar bagasse tetracycline Cr（Ⅵ） adsorption |
| 基金项目:广西科技计划项目（AD23026181）；广西民族大学引进人才科研启动项目（2022KJQD37） |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 赵传起 | 广西民族大学材料与环境学院, 广西先进结构材料与碳中和重点实验室, 广西高校环境友好材料及生态修复重点实验室, 南宁 530006 | | | 巩思诺 | 广西民族大学材料与环境学院, 广西先进结构材料与碳中和重点实验室, 广西高校环境友好材料及生态修复重点实验室, 南宁 530006 | | | 陈宇轩 | 广西民族大学材料与环境学院, 广西先进结构材料与碳中和重点实验室, 广西高校环境友好材料及生态修复重点实验室, 南宁 530006 | | | 谭文 | 广西民族大学材料与环境学院, 广西先进结构材料与碳中和重点实验室, 广西高校环境友好材料及生态修复重点实验室, 南宁 530006 | | | 文丽春 | 广西民族大学材料与环境学院, 广西先进结构材料与碳中和重点实验室, 广西高校环境友好材料及生态修复重点实验室, 南宁 530006 | | | 禤泳希 | 广西民族大学材料与环境学院, 广西先进结构材料与碳中和重点实验室, 广西高校环境友好材料及生态修复重点实验室, 南宁 530006 | | | 潘鸿辉 | 广西民族大学材料与环境学院, 广西先进结构材料与碳中和重点实验室, 广西高校环境友好材料及生态修复重点实验室, 南宁 530006 | | | 施钦 | 广西民族大学材料与环境学院, 广西先进结构材料与碳中和重点实验室, 广西高校环境友好材料及生态修复重点实验室, 南宁 530006 | jackshiqin@outlook.com |
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| 中文摘要: |
| 针对水体中广泛存在的抗生素和重金属污染问题，本研究选用甘蔗渣作为原料，使用FeCl3和ZnCl2作为活化剂，制备具有高吸附性能的磁性生物炭材料。通过研究不同因素的影响，探讨该材料对四环素（TC）和Cr （Ⅵ）的吸附性能，并分析其吸附机理。结果显示，磁性生物炭具有多孔的内部结构，其比表面积最高可达913.81 m2·g-1，其表面成功负载Fe3O4，并富含 OH、 COOH等含氧官能团。磁性生物炭对TC的吸附主要依赖于π-π共轭作用、范德华力和氢键等作用力，而对Cr（Ⅵ）的吸附则主要受静电、还原和络合等作用的影响。复合材料对TC和Cr（Ⅵ）的吸附过程更符合准二级动力学模型，表明吸附过程受化学反应控制。磁性生物炭对 TC 的吸附过程更符合 Langmuir等温模型，说明 TC 在磁性生物炭表面以单层吸附形式存在；而对 Cr （Ⅵ）的吸附过程更符合Freundlich等温模型，表明Cr （Ⅵ）在磁性生物炭表面以多层吸附形式存在。此外，经过5次重复使用后，复合材料仍可维持较高的吸附性能。研究表明，利用活化法制备的磁性生物炭复合材料是一种减少环境污染、实现农业废弃物资源化利用的有效手段。 |
| 英文摘要: |
| In response to the widespread problems of antibiotic and heavy metal pollution in water bodies, this study used sugarcane bagasse as raw material and FeCl3 and ZnCl2 as activators to prepare magnetic biochar materials with high adsorption performance. By studying the influence of different factors, the adsorption performance of the material for tetracycline（TC）and Cr（Ⅵ）pollutants was explored, and its adsorption mechanism was analyzed. The results showed that magnetic biochar has a porous internal structure with a specific surface area of up to 913.81 m2·g-1; It has successfully loaded Fe3O4 on its surface and is rich in oxygen-containing functional groups such as OH and COOH. The adsorption of TC by magnetic biochar mainly relies on π-π conjugation, Van Der Waals forces, and hydrogen bonding forces, while the adsorption of Cr（Ⅵ）is mainly affected by electrostatic, reduction, and complexation effects. The fitting results of the adsorption kinetics model indicate that the adsorption process of TC and Cr（Ⅵ）by the composite material is more in line with the quasi second order kinetics model, indicating that the adsorption process is controlled by chemical reactions. The adsorption isotherm model analysis shows that the adsorption process of TC by magnetic biochar is more in line with the Langmuir isotherm model, indicating that TC exists in a single-layer adsorption form on the surface of magnetic biochar; The adsorption process of Cr（Ⅵ）is more in line with the Freundlich isotherm model, indicating that Cr（Ⅵ）exists in a multi-layer adsorption form on the surface of magnetic biochar. In addition, after 5 repeated uses, the composite material can still maintain high adsorption performance. This indicates that using activation method to prepare magnetic biochar composite materials is an effective means to reduce environmental pollution and achieve the resource utilization of agricultural waste. |
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