老化甘蔗渣生物炭-高岭土吸附左氧氟沙星的行为与机制OA

生物炭的老化过程及其与黏土的相互作用对土壤修复效果具有重要影响,本研究旨在探究老化生物炭与高岭土的相互作用机制及土壤中左氧氟沙星(LEV)的吸附修复效果,为该类复合材料在土壤抗生素污染修复中的应用提供理论支撑。模拟自然环境中生物炭的老化过程,将氧化甘蔗渣生物炭(4%-OBC)与高岭土混合构建复合体系(OBC-Kao),通过静态吸附实验(298~318 K温度范围)、动态吸附柱实验,结合准二级动力学、Freundlich、Thomas等模型拟合,探究复合材料的吸附特性及协同机制。结果表明:高岭土纳米片可嵌入生物炭介孔形成多级传质通道,显著增大复合材料比表面积;298~318 K范围内,OBC-Kao对LEV的饱和吸附量提升至53.3~75.8 mg·g^(-1),吸附动力学符合准二级模型(化学吸附主导,吸附速率由颗粒内扩散和液膜扩散共同控制),Freundlich等温线模型拟合良好(多层非均相吸附特征)。协同增效源于老化生物炭表面负电荷与高岭土边缘正电荷形成的定向电场效应,及π-π电子供受体、氢键、阳离子桥接的多重作用,由此验证了二者间电荷互补-孔道互嵌的核心协同吸附机制;动态实验中,吸附柱高度增加可延长穿透时间、提升动态吸附量,流速升高可使吸附控制机制由颗粒内扩散转向外膜扩散,初始浓度增加可提升吸附总量但加剧分子竞争,Thomas模型验证了表面化学反应与传质阻力的协同控制机制,成功建立了OBC-Kao复合体系对LEV的动态吸附模型,明确了柱高、流速、初始浓度的工艺调控参数边界。