亚利桑那州立大学Gamze Ersan团队WR：反渗透浓缩物中含抗生素活性炭电再生的比较研究已有几种处理技术用于去除水中的抗生素。然而，由于抗生素的低降解性(由于存在高度稳定的苯环)，它们的高水溶性以及它们抑制细菌活性的能力完美体育，这些方法中的一些面临挑战，使得生物处理的效果较差。在物理分离处理技术中，吸附被证明是一种低成本和有竞争力的解决方案。如今，一系列材料完美体育，包括颗粒活性炭(GAC)和碳基纳米材料已被用作抗生素去除的吸附剂。在所有被测试的吸附剂中，GAC因其高吸附容量，环境友好，具有大微孔区域的广泛表面积而引起了人们的极大兴趣。为了提高GAC从复杂水基质中捕获抗生素的有效性和选择性，必须通过金属浸渍进行改性。这种改性技术可以提高GAC对抗生素等特定污染物的吸附能力。改性活性炭可以提高其对抗生素的选择性，这对于在复杂的水环境中有效去除抗生素也是至关重要的完美体育。

　　电再生是一种通过电化学过程再生废碳吸附剂的新技术。在本研究中，研究了原始活性炭和掺杂铁(Fe)的F400活性炭在蒸馏水、去离子水和反渗透浓缩水中对环丙沙星(CIP)负载碳的顺序吸附和电再生。评价了反应器流速和顺序吸附/电再生循环对再生效率的影响。结果表明，这两种吸附剂在去离子水中的突破点出现在7,800床体积(BVs)左右，其中100%的CIP分子被吸附。相反，两种吸附剂的电再生，其中94%的CIP分子被解吸，发生在380 BVs。两种活性炭的主要区别在于初始BVs范围(400 BVs)。在F400上掺杂铁可以增强其表面对CIP的选择性，CIP可以很容易地扩散到Fe掺杂的F400的介孔/大孔区域。相比之下，原始F400是高度微孔的，需要更多的接触时间来填充其高能位点，从而对CIP吸附具有更高的亲和力。在去离子水的四个连续吸附/电再生循环中，在190 BVs时观察到相似的再生效率。当流量从2 mL/min增加到6 mL/min时，去离子水中原始F400的CIP吸收量下降，分别为2、4和6 mL/min时的138、74和57 mg/g。当将反渗透浓缩水与去水进行比较时，由于反渗透浓缩水中的有机物造成孔隙堵塞，原始F400很快达到饱和状态。在电再生过程中，高达100%的吸附CIP分子在RO浓缩物中以120 BVs左右的速度被解吸，比去离子水快3倍。该技术的有效性可以通过实施连续流系统来增强，从而提高反渗透精矿中CIP去除的整体效率。

　　原始和掺铁的F400的碳、氧和金属含量的表面元素组成被量化为wt.%。与掺杂铁的F400(碳:48.2%，氧:32%)相比，原始F400的碳含量(92.6%)几乎高出两倍，氧含量(7.4%)更低。经铁浸渍处理后，掺铁F400的载铁量为1.2%。

　　两种吸附剂的完全突破点，即100%的CIP分子被吸附，发生在7800 BVs左右。这意味着当达到这一点时，两种吸附剂对CIP分子的最大吸附容量相似(138 mg/g)。然而，掺铁F400的RSSCT突破曲线略陡。这种差异可归因于Fe2+掺杂在F400上的存在以及fe掺杂F400的孔径分布。此外，Fe2+掺杂可以增强F400活性炭的表面选择性，促进CIP在短时间BVs (400 BVs)内扩散到fe掺杂的F400的介孔/大孔区域进行吸收。两种吸附剂的电再生，其中94%的CIP分子已经解吸，发生在380 BVs。与原始的F400不同，在图3b中可以观察到Fe掺杂的F400呈现出稍微陡峭的图案。在电再生过程中，原始F400在120 BVs左右出现了50%吸附的CIP分子被解吸的部分突破点，而fe掺杂F400在100 BVs左右被观察到。这表明高介孔/大孔掺铁F400在短时间内的电再生过程更加高效和快速。

　　在四个电再生循环中，对原始和掺铁F400的顺序吸附和电再生效率进行了监测，结果如图3a-d所示。在第一次吸附和电再生循环中，吸附剂中的微孔可能是其高吸附效率的原因，因为它们提供了大的表面积，允许更多的CIP分子遇到原始的和掺铁的F400。可以观察到，在190 min时，废原始(图3b)和掺铁F400(图4d)的电再生效率没有明显变化(原始F400从42 mg/g到39 mg/g，掺铁F400从43 mg/g到38 mg/g)。结果，在190分钟观察到的再生效率在所有四个循环中保持一致。这种一致性可归因于较大的孔隙区域，不易受到堵塞或容量变化的影响

　　图3.CIP负载的纯净(a和b)和Fe-F400 (c和d)在去离子水中的顺序吸附和电再生循环。

　　如图4所示，我们评估了不同的流量(2、4和6 mL/min)，以了解它们对在去离子水中仅使用原始F400的顺序吸附和电再生过程效率的影响。在施加电流(1.6 mA)条件下，在同一RSSCT柱上进行顺序吸附和电再生过程。突破时间，即碳达到其吸附容量所需的时间，随着流量的不同而变化。

　　选择恒流量(2 mL/min)，在RO浓缩物中使用原始F400进行顺序吸附和电再生工艺，结果如图5所示。顺序过程在相同的RSSCT中在饱和CIP水平(100%)下进行，并施加恒电流(1.6 mA)。当将RO浓缩物与DI水背景进行比较时，完全突破点(100%的CIP分子已被吸附)发生在120 BVs左右。因此，由于浓缩水中存在的有机物堵塞孔隙，反渗透浓缩物中的碳很快达到饱和。同时，在电再生过程中，RO精矿中含有CIP的原始F400表现出更快的电再生效率。在反渗透浓缩液中，100%吸附的CIP分子在120 BVs左右解吸，比去离子水(360 BVs)更快。反渗透浓缩液中离子的存在会影响溶液的导电性。

　　本研究考察了纯净F400和掺铁F400在DI和RO浓缩水中的序次CIP吸附和电再生效率。此外，还全面评估了顺序吸附/电再生循环和反应器流速对去离子水的影响。本对比研究表明，fe掺杂F400在短接触时间内(400 BVs)表现出更快的CIP吸收性能，突出了金属掺杂对碳吸附剂在DI水中靶向去除抗生素的影响。然而，在相同床层体积(7,800 BVs)下，两种吸附剂均达到饱和(吸附容量高达138 mg/g)。在电再生过程中，由于表面选择性的原因，掺铁的F400呈现出比原始F400略陡的图案。尽管如此，两种负载cip的吸附剂在380 BVs下都被完全解吸。原始的F400具有高度微孔结构，可能需要较长的时间进行连续的CIP吸附和电再生过程。四次连续吸附/电再生循环显示，在190 BVs下，原始F400从42 mg/g略微下降到39 mg/g，掺杂铁的F400从43 mg/g略微下降到38 mg/g。

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