锰铁氧体改性生物炭对四环素的吸附性能研究

为了提高生物炭对四环素（TC）的吸附效果，通过共沉淀和热解法制备了锰铁氧体改性的橘子皮生物炭（BC@MnFe₂O₄），采用 SEM、BET、XRD、FT-IR 和 XPS 对不同生物炭进行表征分析。通过批处理实验研究了初始 pH、生物炭用量、TC 浓度、共存离子对 BC@MnFe₂O₄吸附 TC 的影响。结果表明，锰铁氧体可均匀负载到生物炭表面。相比于原始生物炭，BC@MnFe₂O₄具有更丰富的孔隙结构，比表面积由改性前的2.86 m²·g^-1，提高到306.12 m²·g^-1。FT-IR结果显示BC@MnFe₂O₄表面存在—OH、—Mn—O、—Fe—O官能团。BC@MnFe₂O₄对TC的最大吸附量可达167.50 mg·g^-1，是原始生物炭（13.21 mg·g^-1）的12倍。吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附方程。吸附机制以化学吸附为主，多层吸附占主导。BC@MnFe₂O₄拓宽了pH的适用范围，随着pH从3提高到11，吸附效率逐渐降低，但在pH=11时，去除效率仍有80%。共存的NO^-₃和SO^2-₄对BC@MnFe₂O₄吸附TC的影响不显著，随NH⁺₄浓度增加，TC吸附量略提升了5.44 mg·g^-1。而腐植酸由于与TC竞争吸附点位，明显抑制了TC的吸附。BC@MnFe₂O₄在循环使用5次后仍能保持61.65%的吸附量，有良好的应用潜能。XPS分析表明，Mn—O和Fe—O等含氧官能团对TC的吸附起主要作用，吸附后Mn和Fe元素的化合价上升，以及官能团的改变，说明改性生物炭与TC发生了电子转移，形成了共价键。研究表明，锰铁氧体改性显著提高了生物炭对四环素的吸附能力，在较宽的pH范围内仍有良好的吸附效果，且受水溶液中共存离子的干扰小。

Adsorption performance of tetracycline by manganese ferrite-modified biochar