Pyrolysis of penicillin fermentation residue and sludge to produce biochar: Antibiotic resistance genes destruction and biochar application in the adsorption of penicillin in water

QiujuWang ，ZhaoZhang ，GuorenXu ，GuibaiLi

期刊：J Hazard Mater  IF:10.588

作者单位：哈尔滨工业大学 城市水资源与环境国家重点实验室

亮点

•提出了AFR和AFS的可持续生物炭生产和应用工艺。

•在纯水和天然水中研究了AFR和AFS生物炭对青霉素的去除。

•来自AFS的生物炭在水中具有良好的磁性，能够进行磁回收。

•基于DFT方法揭示了生物炭吸附青霉素的机理。

文章摘要

    提出了一种抗生素发酵残渣和污泥热解制备生物炭的工艺，利用抗生素抗性基因的破坏和生物炭在水中吸附青霉素。结果表明，在热解过程中，β-内酰胺抗性基因被完全破坏。在800°C和600°C条件下，由抗生素发酵残渣（AFRB）和污泥（AFSB）制备的生物炭对水中低浓度青霉素有良好的吸附效果，对水溶液中青霉素的去除率分别为93.32%和98.50%，最大吸附量分别为44.05 mg/g和23.26 mg/g。AFRB的表征表明，其表面主要是芳香碳，AFSB含有大量的Fe3O4。AFRB上具有芳香结构的青霉素的弱相互作用（H・π，H・O˭C，π-π相互作用）和活性位点（芳香环，H和–C˭O基团）以及化学吸附（–C˭O–Fe-，–C˭OO–Fe-），用量子化学方法揭示了AFSB上Fe3O4（110）表面青霉素的活性位点（–C˭O、–COO–基团）。这项工作为减少抗生素生产残渣和污泥的风险提供了一条新途径，这些残渣和污泥与从环境中去除抗生素的生物炭的生成有关

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