应用探针分子研究骨炭和木炭吸附诺氟沙星的机理

分别以猪骨和木材为原料热解制备骨炭和木炭,研究其对抗生素诺氟沙星(NOR)的吸附规律。采用元素分析、BET-N_2、红外、XRD等方法对生物炭进行了表征,发现骨炭以羟基磷酸钙成分为主,含少量元素碳,其孔隙大、比表面积小(142.37 m~2·g~(-1));而木炭主要成分为元素碳,以微孔结构为主,比表面积大(460.64 m~2·g~(-1))。在pH=2~12的范围内,骨炭对NOR的吸附能力强于木炭。鉴于纯羟基磷酸钙(HAP)对NOR的吸附可忽略,因此可以认为,在骨炭吸附中,元素碳反而发挥了主导作用。进一步以氟甲喹(FLU)和1-苯基哌嗪(PHP)为探针化合物,探索了吸附机理。PHP含有和NOR相似的哌嗪基,而FLU含有和NOR相似的氧代喹啉羧酸。研究发现,PHP探针在骨炭上的吸附小于NOR,更小于FLU,表明NOR分子上的氧代喹啉羧基在吸附中扮演着重要角色。而木炭对大分子NOR的吸附要小于小分子的PHP和FLU,这可能归结为NOR有着更强的空间位阻。动力学实验表明,木炭吸附NOR达到平衡的时间要长于骨炭,也从侧面佐证了这一观点。