从芦苇中一步合成高比表面积多孔生物炭用于抗生素吸附：影响因素、机制及可回收性

《New Journal of Chemistry》：One-step synthesis of high-surface-area porous biochar from reed for antibiotic adsorption: influencing factors, mechanisms, and recyclability

高效去除抗生素的K?CO?改性多孔生物炭制备及其机制研究，采用芦苇通过一步化学活化法制备KRBC-2，比表面积达2427.34 m2/g，pH=2时对50 mg/L多西环素和环丙沙星去除率分别达100%和96.7%，表现出优异循环性和吸附性能，吸附机制为单层氢键结合，热力学分析证实过程自发且升温促进吸附。

　　

从水中高效且低成本地去除抗生素是一项重大挑战。本研究采用芦苇作为原料，通过一步化学活化方法制备了K₂CO₃改性的多孔生物炭（KRBC）。在900°C下，以2:1的碱碳比进行热解后，得到了比表面积为2427.34 m² g^?1的多孔生物炭（KRBC-2）。当水溶液pH值为2时，多西环素（DOX，50 mg L^?1）和环丙沙星（CIP，50 mg L^?1）的去除率分别达到了100%和96.7%。K₂CO₃有助于将碳的晶体结构转化为非晶态，从而提供更多的吸附位点。KRBC-2具有出色的可回收性，在5次循环吸附中，其对多西环素的去除效率高达86.3%。在不同条件下通过热解得到的生物炭对多西环素的吸附行为符合拟二级动力学模型。更重要的是，KRBC-2对多西环素的吸附遵循单层吸附机制，最大吸附容量为1167.39 mg g^?1。热力学实验证明了KRBC-2对多西环素吸附的自发性和温度的正效应。单价阳离子对KRBC-2吸附多西环素的影响可以忽略不计，而阴离子则与多西环素竞争KRBC-2表面的氢键结合位点。KRBC-2对多西环素的优异吸附性能主要归因于其孔结构、静电吸引力和氢键作用。这项工作为农业废弃物的资源化利用及抗生素的高效去除提供了一种新方法。