一步热解法制备MgO改性咖啡渣炭及吸附性能研究 - 山东化工投稿

　　

摘要： 抗生素滥用导致的水体污染严重威胁生态与健康，亟需开发低成本高效吸附剂。本研究以咖啡渣和菱镁矿为原料，通过共热解（600℃，2 h）制备介孔MgO改性咖啡渣炭（Mg-CFBC），系统探究其对四环素（TC）和左氧氟沙星（LEV）的吸附性能与机制。菱镁矿改性使咖啡渣炭比表面积提升至67.87 m²/g（约为改性前的10倍），形成平均孔径13.51 nm的介孔结构，同步生成的MgO纳米晶提供丰富活性位点。在优化条件（投加量2 g/L，初始浓度20 mg/L，转速150 r/min）下，TC去除率达99%，显著优于LEV（32.15%）。准二级动力学模型拟合结果（R²>0.99）表明化学作用控制吸附速率；等温线符合Freundlich模型（R²=0.996），反映吸附位点的能量异质性。D-R模型E值（2.84 kJ/mol）及热力学参数表明物理吸附对总容量亦有贡献。热力学分析显示，TC吸附为吸热过程（ΔH=32.2 kJ/mol），升温促进吸附；LEV吸附为放热过程（ΔH=-0.042 kJ/mol），升温抑制吸附。结合分子结构对比与XRD、FT-IR表征，证实Mg²⁺与TC分子酚羟基/羰基的螯合作用是高效吸附的核心驱动力，物理吸附起协同作用。本研究为咖啡渣废弃物高值化利用提供了新途径，所制备的菱镁矿改性咖啡渣炭对四环素吸附性能优异，为水中四环素污染治理提供了经济环保的新策略。

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