碳化温度对猪骨炭结构及四环素催化降解性能的影响机制

针对碳化温度对猪骨炭(black pig biochar,BPBC)物化结构变化、活性位形成和催化降解四环素(tetracycline,TC)影响机制不清的问题,该研究以富含钙磷无机模板的厨余猪骨为原料通过高温缺氧一步碳化法制备了高催化活性多孔猪骨炭,采用现代能谱和低温N2吸脱附等技术考察了碳化温度对BPBC形貌、活性矿晶、官能团结构和TC催化降解性能的影响及机制.结果表明,BPBC物化结构及其对TC的催化降解性能随碳化温度变化明显,在500、700和900℃ 3 个不同碳化温度下制备的BPBC(500BPBC、700BPBC、900BPBC),分别呈现层状裂缝、针状团簇和空心球 3 种明显不同的结构;碳框架中-OH、C=O、活性羟基磷灰石及比表面积随碳化温度升高先增加而后降低,BPBC对TC的降解性能比值为7.3∶10∶4.6,700BPBC催化性能最强;自由基清除试验分析表明,700BPBC碳框架上高活性的-OH、C=O和针簇状矿物晶体结构,能高效激活过硫酸盐通过自由基和非自由基双反应途径催化降解TC.该研究结果可为通过控制温度一步碳化定向合成具有高催化降解TC活性的高值BPBC提供数据支持和理论依据.