活性炭對四環素的吸附，有限的氧氣條件下從原材料熱解產生的活性炭炭可以用作環境修復過程中的吸附劑。使用在300，500和700℃熱解的來自原材料的活性炭樣品作為吸附劑從水溶液中除去四環素。抗生素廣泛用于控制傳染病和作為促進健康成長的動物飼料添加劑。這種廣泛的應用顯著提高了抗生素在環境中的濃度。這是因為動物只吸收一部的劑量，然后大量的抗生素通過尿液和糞便排出到環境中。甚至可以在人類食物鏈中積累。此外，環境中持續存在的抗生素水平通過基因轉移，特別是抗生素促進致病性細菌耐藥性。四環素是最廣泛使用的抗生素之一，并且通常在家畜工業中使用，其中廢水分析已經顯示四環素濃度達到每升幾微克。

　　有許多方法可以用來抵制廢水和更廣泛的環境中的抗生素污染。這些通常可以歸類為采用高級氧化，電化學，生物劑，或吸附系統。吸附是限制抗生素污染的最有效手段之一，具有成本低，設計簡單，操作簡單等優點。已經使用吸附過程來去除大約30種類型的抗生素，其中污染水中mg/L濃度水平的去除效率在90-100%范圍內。很多吸附劑已經被證明可去除四環素，包括活性炭，碳納米管和膨潤土有效。但是，這些材料價格昂貴，需要更低成本的替代品，特別是對于大規模的水處理操作，這次試用低成本原料來制作經濟型活性炭，在300、500、700℃熱解獲得的活性炭分別測試四環素的吸附水平。

　　熱解獲得的活性炭表面包含非碳化分數，其包括含O羧基，羥基和酚官能團，其可以固定污染物。活性炭吸附劑已經被證明是除去抗生素組分，包括四環素，磺胺類，頭孢噻呋和從含水環境的高效低成本材料。對于四環素濃度在50-1000mg / L范圍內的分批實驗活性炭對四環素的吸附容量為17mg / g。然而，活性炭的吸附能力取決于生物質原料和熱解過程，因為這些因素會影響活性炭炭特性，例如表面積，表面官能團和孔隙率。其他工作已研究了溶液的pH值和活性炭的抗生素吸附的離子強度的影響。

　　吸附測試方法

　　活性炭對于四環素吸附實驗以分批吸附模式進行。使用純化水和甲醇制備四環素(100mg / L)儲備溶液，其中甲醇濃度<0.1%以使共溶劑對吸附過程的潛在作用最小化。在15,25和35℃的溫度下，在四環素濃度范圍為0.5至32mg / L時獲得吸附等溫線。將60mg活性炭和20ml四環素的溶液加入裝有塑料蓋的40ml棕色玻璃小瓶中。然后將小瓶在恒溫振蕩器中以150rpm振蕩24小時以達到平衡狀態。搖動之后，將樣品以5000rpm離心10分鐘，然后用0.45μm的膜過濾上清液。上清液中四環素的濃度通過高效液相色譜，使用在355nm波長下操作的C-18柱和分光計測量。同時制備對照樣品(不含活性炭)以評估吸附過程中四環素的任何損失。然而，在對照實驗中沒有觀察到四環素濃度的可測量變化。所有的實驗一式三份進行。

　　在另一系列的批次實驗中，使用濃度為32mg / L的四環素，測定改變pH對活性炭對四環素吸附的影響。使用0.1mol / L的HCl或NaOH將溶液的pH調節至2.0,3.5,5.5,7.5和10.0。將稱取量的活性炭(60mg)加入到20mL四環素溶液中。實驗重復三次。

　　圖1.來自原料熱解的活性炭的變換紅外(FTIR)光譜分析。

　　活性炭對于四環素吸附

　　活性炭樣品上四環素的吸附等溫線如圖1所示。吸附數據顯示與Langmuir和Freundlich模型都很好，R 2系數高于0.919 。對于Freundlich模型中的參數，不同樣品的n值相近(0.53-0.62)，小于1，說明吸附是濃度依賴性過程。反映樣品吸收四環素能力的K f的值在700℃熱解產生的活性炭中最高。q max表示的趨勢Langmuir模型中的值也表明吸附容量隨著熱解溫度的增加而增加。計算最大吸附容量在大約11,834-14,157mg / kg的范圍內。表面積是已知的是影響活性炭的吸附能力的一個重要因素，尤其在去除四環素的情況下。這在本研究中得到證實，活性炭樣品的表面積(S BET)與q e值顯著正相關。在較高的熱解溫度下，活性炭樣品的表面積增加，吸附能力增加。

　　圖2.活性炭上四環素的吸附等溫線。吸附溫度是(A)15℃，(B)25℃和(C)35℃。

　　pH值的影響

　　不同pH值條件下不同活性炭樣品的吸附量見圖3。在所有pH條件下，四環素吸附容量隨著熱解溫度而增加。對于所有的樣品，隨著pH的增加，樣品的吸附能力先增加后下降，這與以前的研究一致。該溶液的pH值通過改變活性炭和四環素[表面電荷的影響的吸附過程。四環素是兩性的，根據pH可以是陽離子(pH <3.3)，兩性離子(3.3 7.7)。以前的研究評估自稻草衍生活性炭的等電點為3和4之間。因此，當溶液pH值為2時，活性炭表面帶正電荷。但是，增加pH會導致活性炭表面帶負電荷。當pH在3.3-7.7范圍之外時發生靜電排斥，導致在這些pH值下吸附能力降低。

　　圖3. pH對活性炭吸附四氯化碳的吸附能力的影響。四環素溶液濃度為32mg / L。數值是三重均值±SD。字母表示處理之間在p <0.05水平上的顯著差異。

　　這項研究表明，在500和700°C熱解的活性炭在從水溶液中去除四環素方面效率相對較高。700°C熱解樣品的高吸附容量歸因于四環素分子與活性炭的表面之間相對較高的表面積和EDA相互作用。熱力學分析表明四環素在活性炭上的吸附是熱力學上有利和自發的，ΔH和ΔS隨熱解溫度升高。溶液的pH也影響吸附過程，在pH = 5.5時發生最大吸附容量。總的來說，通過熱解原材料生成的活性炭炭為從水中去除四環素的低成本方法提供了有希望的選擇，并且可以用于減輕來自牲畜農場的廢水的四環素污染。然而，重要的是要澄清，這項研究是基于水溶液，廢水的矩陣相對復雜，所以實際應用需要進一步調查。

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