打开文本图片集
摘 要：抗生素废水对环境和健康造成威胁，是需要亟待解决的。本文以脱水污泥为原料，采用氯化锌活化法制备污泥基活性炭（SAC），并用纳米二氧化钛对SAC进行改性（T-SAC），研究投加量、pH、吸附时间和初始阿莫西林浓度等因素对T-SAC吸附去除阿莫西林效果的影响。结果表明：纳米二氧化钛改性后，T-SAC的比表面积比SAC增加了约6倍，相应的平均孔径从10.425 nm降低至5.497 nm，有效促进了多孔结构的形成。此外，T-SAC对初始浓度30 mg/L的阿莫西林溶液的最佳吸附条件为：投加量为4 g/L、pH=8、吸附时间4 h、温度25 ℃，最大去除率达到81.78%，比SAC提高了约10%。吸附动力学结果表明：T-SAC对阿莫西林的吸附在240 min左右时达到平衡，吸附过程更符合准二级动力学模型。
关键词：污泥基活性炭;改性;阿莫西林;吸附动力学
中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1006-8023（2019）06-0106-07
Study on Adsorption Performance of Modified Sludge-based Activated
Carbon for Amoxicillin
ZHONG Tingting， YANG Can， WANG Tiantian， HE Yueting， LIU Yali
（School of Civil Engineering， Nanjing Forestry University， Nanjing 210037）
Abstract：Antibiotic wastewater poses a threat to the environment and health， which needs to be solved urgently. The dewatered sludge was used as materials to prepared the activated carbon （SAC） by zinc chloride activation method， and the SAC was modified by nano-titanium dioxide （T-SAC）. At the same time， the effects of dosage， pH， adsorption time and initial amoxicillin concentration on the removal performances of amoxicillin by T-SAC were studied. The results showed that the specific surface area of T-SAC was increased by about 6 times than that of SAC due to nano-titanium dioxide modification， and the corresponding average pore diameter was reduced from 10.425 nm to 5.497 nm， which effectively promoted the formation of porous structure. In addition， the optimal adsorption conditions of T-SAC for amoxicillin solution with initial concentration of 30 mg·L-1 were： dosage of 4 g·L-1， pH of 8， adsorption time of 4 h， and the temperature of 25°C. The maximum removal rate reached 81.78%， which was enhanced by 10% of SAC. The adsorption kinetics results indicated that the adsorption of amoxicillin by T-SAC reached equilibrium at about 240 min， and the adsorption process was more in line with the quasi-secondary kinetic model.
Keywords：Sludge-based activated carbon; modification; amoxicillin; adsorption kinetics
0 引言
阿莫西林是一種常用的半合成青霉素类广谱β-内酰胺类抗生素，因其杀菌作用强、穿透细胞的能力强、低浓度下能抑制微生物生长，被广泛用于临床治疗、农业与畜牧业之中[1-3]。然而，阿莫西林在消化系统中的吸收率很低。研究发现：口服500 mg的阿莫西林经人体消化2 h后仍有86±8%被排入环境[4]。目前，污水厂的常规处理不能去除水中的阿莫西林，导致我国城市污水处理厂出水中的抗生素检出率和含量均高于美国及欧洲等国家[5]。阿莫西林难降解，在水体中积累会对生态环境与人体健康构成严重威胁[2]。
活性炭吸附因操作简单、吸附能力强、易再生和无二次污染等特点，被广泛用于处理抗生素废水[6]。为了解决市售活性炭价格高的问题，秸秆、果壳、树叶、木屑和污泥等农林废弃物及市政废弃物被回收，并作为制备活性炭的原料[3， 7-9]。在众多制备活性炭的原料中，污水厂污泥的产量大、有机物含量高，得到了广泛关注[10-12]。然而，污泥基活性炭（SAC）的比表面积相对较低，其对抗生素等药物的吸附效果较差[3]。为了克服这一缺点，国内外学者采用各种方法对SAC进行改性，以改善其化学和物理性能，进而提高其对污染物的去除效率。二氧化钛（TiO2）因其效率高、成本低、无毒性、化学、热和机械稳定性较好，被广泛应用于催化反应中[13-14]。