生物炭的功能化修饰及其吸附降解抗生素的研究进展开题报告

1. 研究目的与意义

由于原材料易得、生产成本较低，生物炭在作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂方面备受重视。作为污染修复材料，生物炭对各类污染物均有较好的吸附效果。生物质的种类、修饰对生物炭的性质有重要影响，从而影响生物炭对有机化合物的吸附、降解能力。抗生素使用范围广、使用量大，在各类环境介质中均有检出，近年来引起广泛关注。本文主要针对近几年生物炭的功能化修饰及其吸附降解抗生素的有关研究进行综述。

生物炭对有机污染物具有较强的吸附能力，生物炭进入土壤中之后，会显著增强土壤对有机污染物的吸附和降解能力。生物炭将有机污染物固定在土壤中，微生物或其分泌的降解酶可通过与土壤中有机污染物的直接接触从而降解有机污染物。不同温度制备的生物炭，结构和性能都会发生很大的变化，温度升高时生物炭总孔容积会增加，而比表面积先增大后减小，芳香度增加，且温度升高时，生物炭表面酸性官能团的总量随温度升高而升高，从而有利于吸附。不同的理化性能使得生物炭吸附不同的物质，目前国内外科学家普遍认为生物炭吸附机理因其理化性质的繁杂而变得扑朔迷离，多种作用机制驱动其吸附过程。总之，生物炭对有机物的吸附机制主要包含表面吸附作用和分配作用，以及一些微观的吸附机制。

生物炭的制备原料丰富，工艺简单，具有微孔结构和巨大的表面积，吸附能力超强，能够吸附多种有机污染物，这些特性使得生物炭作为一种高效吸附剂。但是经研究发现，生物炭作为吸附剂的同时具有饱和吸附效应。随着时间的流逝，生物炭会出现老化，同时对有机污染物的吸附作用也会下降，甚至吸附的有机污染物会出现解吸，这样会对生态环境造成很大的影响。如果生物炭可以降解有机污染物，那么就可以解决问题。生物炭的吸附性能与日俱增，其中在关键点在于构建生物炭的结构与吸附之间的关系，来得出影响生物炭吸附性能的因素。

2. 研究内容与预期目标

研究关于生物炭的来源、制备方法、应用和性质，分析生物炭功能化修饰的必要性和功能化修饰的方式，研究生物炭功能化修饰后的性质和应用，研究抗生素的性质、应用、危害以及去除方法，分析功能化修饰后的生物炭对环境中抗生素的吸附和降解作用。

3. 研究方法与步骤

①生物炭：包括生物炭的来源、制备方式、性质和应用；

②生物炭的功能化修饰：在分析原始生物炭在有关应用上不足的情况下，引出生物炭修饰的必要性，并介绍生物炭修饰的各类方法及修饰后生物炭的性质和应用点；

③抗生素：包括抗生素的性质、应用、危害、污染现状、去除方法；

4. 参考文献

[1] addin en.reflist du l, liu w. occurrence, fate, and ecotoxicity of antibioticsin agro-ecosystems:a review[j]. agronomyfor sustainable development , 2012,32(2):309-327.

[2] addin en.reflist 王依琳,张蕊,张强英,冯文丽,熊健,吕学斌. 污水中抗生素的分布、来源及去除研究进展[j]. 再生资源与循环经济,2022,15(03): 36-41.

[3] richardson b j, lam p k s,martin m. emerging chemicals of concern: pharmaceuticals and personal careproducts(ppcps) in asia, with particular reference to southern china [j]. mar poll bull, 2019,50:913-920.

5. 工作计划