BIOCHAR | 微波辅助β-环糊精改性富钙生物炭去除废水中四环素:机理、机器学习、密度泛函理论计算和生命周期评价
该研究以棉秆生物炭为基底,利用废弃蛋壳提供钙源,并通过微波辅助交联将β-环糊精接枝到富钙生物炭表面,构建Ca@CBC/β-CD吸附剂,用于去除水中的四环素。结果表明,该材料在pH约6时吸附效果最佳,Langmuir最大吸附量达161.91 mg g−1,并在常见共存离子干扰和5次再生后仍保持较高性能。表征与DFT计算证明,Ca²⁺内配位/表面桥联、β-环糊精主客体包合和氢键共同驱动吸附。机器学习中GBDT模型预测效果最好,并识别初始浓度、投加量和接触时间为关键因素。生命周期评价显示,制备阶段碳排放为5.44 kg CO2-eq/kg,电力消耗是主要环境热点,提示可通过能效优化和试剂减量进一步提升可持续性。