洁净煤技术

作者：马亚凯, 朱锡锋, 王储

关键词：生物油,金属有机骨架,生物炭,四环素,吸附

为应对水体中抗生素污染对生态环境和人类健康的威胁，同时推动重质生物油高值化利用，研究致力于开发一种具有高吸附容量和高稳定性的多孔碳材料。针对传统生物炭吸附剂孔隙结构单一、表面活性位点不足等问题，结合金属有机骨架模板法与化学活化协同策略，通过调控生物油重质组分的碳化过程，探究其对四环素的吸附机制，为绿色吸附材料的规模化应用提供理论支持。研究以生物油重质组分为可再生碳源，通过一锅法同步整合2−甲基咪唑锌盐与KOH活化剂，在高温碳化过程中实现模板定向造孔与化学活化的协同效应，制备多孔碳材料。为揭示协同机制，对比制备了仅含模板（HZ-800）、仅含活化剂（HK-800）及两者协同（HZK-800）的3类材料。系统采用比表面积分析、微观形貌表征等方法解析材料结构特性，通过系列吸附试验考察环境条件对四环素去除效率的影响，并结合动力学模型、等温线拟合及热力学参数计算阐明吸附机理。结果表明：模板与活化剂的协同作用有效构建了层次化孔隙网络，HZK-800展现出显著优化的比表面积与良好的孔隙结构，其吸附性能远超单一处理材料。该材料对四环素的最大吸附容量达到464.55 mg/g，且在强酸、强碱环境中仍保持稳定吸附效率。结构表征证实，锌盐模板引导形成介孔框架，活化剂刻蚀产生丰富微孔，而生物油芳香组分碳化形成高稳定性的石墨化材料，三者协同实现了孔隙结构与表面化学性质的调控。研究开发的HZK-800多孔碳在吸附容量、环境适应性和循环稳定性方面展现出显著优势，不仅为抗生素污染治理提供了经济高效的解决方案，也为生物质资源的高效转化与功能化碳材料设计提供了新思路，对推动水处理吸附技术的绿色化发展具有一定的实践意义。

来源：2025年第2期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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