改性柚皮对水体中氟喹诺酮类抗生素的吸附研究

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以氢氧化钠为改性剂的方法制备了改性柚皮(MGP),采用傅里叶红外变换光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、比表面积(BET)和热重分析(TG)对MGP进行表征分析。  本实验采用静态和动态吸附实验研究 MGP对水体中盐酸环丙沙星(CIP)和诺氟沙星(NOR)的吸附行为。静态吸附实验主要考察了溶液pH、吸附剂投加量、吸附时间、温度、盐离子浓度和溶液初始浓度对吸附的影响,同时研究了 MGP的脱附再生性能。并采用Design-Expert中的Central Composite Design(CCD)对吸附剂投加量、吸附时间、温度和溶液初始浓度四因素进行优化分析。结果表明,水体中盐离子的存在会抑制MGP吸附CIP和NOR的吸附量。响应面优化均符合二次项式模型,吸附CIP和NOR的最优条件分别为:pH5.00和5.17,吸附剂用量0.83和0.60 g·L-1,吸附时间均约为170 min,初始浓度均为2.8 mmol·L-1,在最优条件下,测得对MGP对CIP和NOR的吸附量分别为1.42 mmol·g-1和1.73 mmol·g-1。HCl溶液对抗生素的脱附再生效果较好。  MGP对 CIP的吸附行为可用 Langmuir和 Temkin模型描述,Langmuir、Temkin和Koble-Corrigan模型可以描述MGP对NOR的吸附行为。热力学参数ΔG,ΔH和ΔS的计算结果表明,MGP对CIP和NOR的吸附是自发进行的熵增加的吸热反应。动力学研究表明了准二级动力学和Elovich模型可用来描述MGP的吸附过程,粒内扩散模型拟合结果表明吸附速率由膜扩散和粒子内扩散共同控制。  动态吸附实验主要研究了吸附柱柱高、溶液初始浓度和流速对吸附效果的影响,并采用Thomas、Clark、BDST和传质模型对动态实验数据进行拟合分析。研究表明,增加溶液初始浓度及柱高、减小流速可以提高 MGP对CIP或 NOR的吸附量,Thomas和Clark模型能够描述动态吸附过程,BDST模型可以准确预测出不同流速和浓度下的穿透时间和饱和时间,对将来设计实际吸附实验方案具有一定的借鉴意义。传质模型预测得到的理论穿透曲线与实际穿透曲线有一定的偏差。
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