硫掺杂碳纳米纤维对水中磺胺嘧啶的吸附性能及机制

2025-06-25 50 1.75M 0

  摘要:采用高温煅烧法,将硫(S)掺杂到碳纳米纤维(carbon nanofibers,CNF)上,合成了一种新型吸附材料硫掺杂碳纳米纤维(S-CNF)。通过SEM、XRD、BET、FTIR、XPS等方法对吸附材料的表面形貌、晶体结构、化学组成等特性进行表征分析。选用磺胺嘧啶(sulfadiazine,SDZ)作为水中典型抗生素污染物,研究S-CNF对SDZ的吸附性能,系统地考察了pH、吸附材料投加量、共存阴离子(Cl-、NO3-、CO32-、PO43-)、共存阳离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)、腐殖酸(humic acid, HA)、环境温度等因素的影响。结果表明,当煅烧温度为800℃时,所制备的S-CNF-800的比表面积最大(1 071 m2·g-1),微孔容积最大(0.41 cm3·g-1),对SDZ的吸附能力最佳。当S-CNF-800投加量为5 mg,SDZ的质量浓度为10 mg·L-1(体积为50 mL)时,S-CNF-800在10 min内对SDZ的去除率高达96.5%,该数值远高于纯CNF(2%)。S-CNF-800对pH的变化表出现极强的适应能力,当溶液初始pH为2~10时,SDZ的去除率均在90%以上。S-CNF-800对SDZ的吸附过程可用准二级动力学和Langmuir模型拟合。根据Langmuir模型拟合结果,当环境温度为298、308、318K时,S-CNF-800对SDZ的饱和吸附量分别为195.06、213.91、233.24 mg·g-1。氢键在S-CNF-800吸附SDZ过程中起主要作用。 



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