亚麻籽活性炭吸附水中新霉素的效能与机制研究：一种绿色环保的抗生素污染治理策略

针对水体抗生素污染治理难题，南非研究人员创新性地利用亚麻籽制备H3 PO4 和NaOH活化活性炭（ACFS/BCFS），系统研究其对氨基糖苷类抗生素新霉素的吸附性能。研究发现ACFS最大吸附量达53.68 mg/g，符合Langmuir模型，30分钟快速达平衡，揭示静电相互作用主导的吸附机制，为低成本水处理提供新方案。

　　

抗生素污染已成为全球水环境面临的严峻挑战。新霉素（Neomycin）作为典型的氨基糖苷类抗生素（AMG），在医疗和农业中的广泛应用导致其在水体中持续累积，不仅引发微生物耐药性危机，更通过食物链威胁人类健康——研究表明其具有耳毒性、肾毒性及肠道菌群破坏等风险。传统水处理技术如臭氧氧化、膜分离等存在成本高或二次污染等问题，而吸附法因其高效、经济的特点成为研究热点。然而，针对新霉素的特异性吸附材料仍属稀缺，特别是基于农业废弃物的绿色吸附剂开发更具现实意义。

南非的研究团队独辟蹊径，选择富含纤维素的亚麻籽为原料，通过碳化及化学活化工艺，成功制备出磷酸活化活性炭（ACFS）和碱活化活性炭（BCFS），并与原始碳化材料（CFS）进行对比研究。这项发表于《South African Journal of Chemical Engineering》的工作，首次系统评估了亚麻籽活性炭对新霉素的去除效能及作用机制。

研究采用多尺度表征与批量吸附实验相结合的技术路线：通过SEM-EDS分析材料形貌与元素组成，FTIR和XRD解析表面官能团与晶体结构；设置pH（2-10）、温度（283-303 K）、时间（5-240分钟）等多参数吸附实验；运用Langmuir/Freundlich等温模型和PSOM动力学模型拟合数据；结合竞争吸附实验（Cr(VI)/甲基蓝共存体系）和再生实验（HNO₃
解吸）评估实际应用潜力。

形貌与结构特征
SEM显示ACFS呈现非对称多孔结构，BCFS表面粗糙度更高，EDX证实碳含量达65-75%。FTIR谱图中，ACFS在1419 cm^-1
出现羧基（-COOH）特征峰，BCFS则在1051 cm^-1
显示醇羟基（C-OH）振动，表明化学活化成功引入活性位点。XRD证实活化过程使材料结晶度提升，有利于吸附性能增强。

吸附性能解析
pH实验揭示新霉素在pH=8时吸附最佳，归因于去质子化羧基的静电吸引。ACFS展现最高吸附容量（53.68 mg/g），较BCFS（45.85 mg/g）和CFS（37.04 mg/g）提升显著。动力学研究表明30分钟即达平衡，PSOM模型（R²

0.997）表明化学吸附主导过程。温度升高导致吸附量下降（283K>303K），热力学参数ΔH^o
为负值（-7.58至-1.62 kJ/mol），证实放热自发过程。

机制与实用性
竞争吸附实验显示新霉素在Cr(VI)/MB共存体系中仍保持主导吸附地位。FTIR对比发现吸附后BCFS的C-O键位移及新出现-CH峰（744 cm^-1
），结合PSOM结果，推断静电作用和氢键共同驱动吸附。再生实验表明ACFS经4次循环仍保留45%吸附能力，凸显工程应用价值。与文献对比，ACFS性能优于Fe₃
O₄
纳米球（55 mg/g），虽不及MOF材料（625 mg/g），但成本优势显著。

这项研究开创性地将亚麻籽活性炭应用于新霉素污染治理，揭示了农业废弃物资源化利用的新路径。其意义不仅在于开发出高效吸附剂，更通过机理研究为设计靶向抗生素的吸附材料提供理论支撑。未来研究可进一步优化活化工艺以提高容量，并探索实际废水中的协同去除策略。该成果为应对全球抗生素污染挑战贡献了兼具科学价值与环境友好的解决方案。