Magnetic biochar prepared by a dry process for the removal of sulfonamides antibiotics from aqueous solution

生物炭 吸附 水溶液 朗缪尔吸附模型 化学 氢键 密度泛函理论 核化学 化学工程 无机化学 有机化学 热解 分子 计算化学 工程类
作者
Wei Hu,Yaolan Niu,Taiming Shen,Kun Dong,Dunqiu Wang
出处
期刊:Journal of Molecular Liquids [Elsevier]
卷期号:400: 124576-124576 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.molliq.2024.124576
摘要

Sulfonamides antibiotics are representatives of new pollutants which are difficult to be biodegraded. In this study, bagasse-derived magnetic material (Fe-BCs) prepared by a totally dry process were used for the removal of sulfamethoxazole (SMZ) and sulfamerazine (SMR) from aqueous solution. Various characterization techniques revealed abundant porous structures and various functional groups as well as the graphite-like heterogeneous structure of Fe-BCs. Langmuir isotherm model demonstrated that the maximum adsorption amounts of SMZ and SMR on Fe-BC-800 with surface area of 843.6 m2 g−1 were 414.2 and 386.3 mg/g at 20 °C, respectively. The interaction between sulfonamides antibiotics and magnetic biochar was analyzed by adsorption isotherm, adsorption kinetics and density functional theory (DFT), and the possible adsorption mechanism was proposed. DFT calculation confirmed that Fe-O played an important role in the adsorption process of SMZ and SMR on the Fe-BCs. The adsorption mechanism of SMZ and SMR on the Fe-BCs included electrostatic, Lewis acid-base, pore filling, π-π EDA, conventional hydrogen bond and negative charge assisted H-bond interactions. This study could provide valuable information for the removal of antibiotic pollutants from water by biomass-based functional materials.
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