基于响应曲面法的改性污泥活性炭处理四环素废水的参数优化

Removal of Tetracycline from Waste Water by the Prepared Modified Sludge Activated Carbon: Optimization of Parameters Using Response Surface Methodology

摘要: 以酒精厂废弃物木薯酒精污泥为原材料，用碳酸氢钠做活化剂，采用一步化学活化热解法制备污泥活性炭，并将其用于处理四环素废水。在单因素实验的基础上，以活性炭投加量、四环素浓度、pH和吸附时间为实验因素，四环素的去除率为评价指标，采用Box-Behnken实验设计，建立了二次多项式回归模型方程，并优化得到了活性炭去除四环素的最佳工艺参数。结果表明：所制备活性炭表面含有丰富的孔隙结构，SBET达到了375.75 m²∙g⁻¹，孔体积为0.29 cm³∙g⁻¹，孔径为3.05 nm左右；建立的二次多项式回归模型方程具有较高的可靠性，可以预测活性炭对四环素的去除。pH和活性炭投加量之间的相互作用对四环素去除有较大影响。活性炭去除四环素的最佳工艺参数为：pH = 3.26、四环素浓度53.27 mg∙L⁻¹、活性炭投加量1.39 g∙L⁻¹、吸附时间4.05 h，在此条件下四环素的去除率为97.87%。因此，木薯污泥基活性炭可有效去除水中四环素，是一种具有良好应用潜能的吸附材料。

Abstract: Based on the sludge from water treatment plant which treated the wastewater generated during the process of producing alcohol with cassava activated carbon was prepared by chemical activation pyrolysis with sodium bicarbonate as activator and was used to treat tetracycline wastewater. Some factors such as activated carbon dosage, tetracycline concentration, the pH dosage of activated car-bon, tetracycline concentration, pH and adsorption time were presented to design the tests of re-sponse surface methodology. The quadratic polynomial regression model equation was established and the optimal technological parameters for the removal of tetracycline by activated carbon were obtained. The results show that the surface of activated carbon is rich in pore structure with the specific surface of 375.75 m²∙g⁻¹, the pore volume of 0.10 cm³∙g⁻¹, the pore volume of 0.29 cm³∙g⁻¹, and the pore diameter of 3.05 nm. The established model equation can be applied to predict the removal of tetracycline by activated carbon with a good reliability. The interaction between pH and activated carbon has great influence on the tetracycline removal. The optimal parameters for the removal of tetracycline by activated carbon are as follows: pH = 3.26, concentration of tetracycline 53.27 mg∙L⁻¹, dosage of activated carbon 1.39 g∙L⁻¹, and adsorption time 4.05 h. The removal effi-ciency of tetracycline is 97.87% in such conditions. Therefore, the prepared cassava sludge-based activated carbon is a potential absorbent for the removal of tetracycline from aqueous solution.

1. 引言

四环素(tetracycline, TC)是世界上最常用的抗生素之一，在人类保健和动物卫生中被广泛使用 [1]。由于自身性质，摄入体内的大部分TC并不能被吸收而作为伪持久物以各种形式进入污水处理厂，污水厂废水和四环素生产厂废水及医院排出废水等成为了自然水体中抗生素的主要来源 [2]。随着抗生素耐药基因和细菌的传播和发展及自然环境的污染在迅速增加，TC废水的处理成为了一个亟待解决的问题 [3]。如何高效且迅速地在废水排出前去除其中的TC，控制住水体中的抗生素污染成为目前研究的热点，吸引了国内外众多学者的目光。

吸附法由于吸附剂来源广泛且几乎不会产生二次污染，而被大量的用于四环素废水的处理 [4]。吸附法的关键在于吸附剂的选择，活性炭由于具有孔隙结构发达、表面官能团丰富、吸附效率高等优点，在处理污染水方面有着巨大的潜力 [5]。由于商业活性炭被高昂的成本限制了自身的发展，低成本、高效率的活性炭成为了研究的热点 [6]。污泥是污水处理过程中的主要副产物，近年来有许多研究者使用污水厂剩余污泥为原料来制作活性炭，研究其对水中TC的去除特性 [7] [8]。木薯在我国有着很大的种植量，其中大部分用来作为燃料乙醇的工业原料，在生产过程中厂内的污水处理站会产生大量有机脱水污泥 [9]。相比于污水厂污泥、造纸厂废水污泥、炼油厂废水污泥及纺织印染厂废水污泥，木薯酒精废水污泥在有着高含碳量的同时有着更少的有毒有害物质，是用来做活性炭的优质原料 [10] [11] [12]，而目前还没有研究应用木薯酒精污泥来制备活性炭。

响应曲面法(Response surface methodology, RSM)是试验寻优的方法之一，被广泛应用于优化各种工艺的参数 [13] [14]。Dzigbor等 [13] 研究芒果籽壳制备生物炭的工艺，发现浸渍时间、浸渍率和碳化温度的最佳生产条件分别为4 h、0.25和500℃。相比于单因素实验与正交实验，能够最大程度的提取复杂信息、减少实验时间，节省人力成本消耗，同时得到准确的数据 [15]。传统的化学活化剂如ZnCl₂、NaOH、H₃PO₄等存在着腐蚀设备或成本昂贵的缺点，因此一些高效环保的活化剂(含有 ${\text{CO}}_3^{2-}$ 、 ${\text{HCO}}_3^{-}$ 离子的化合物)开始被运用到活性炭的制备改性过程中 [16]。本研究利用木薯酒精污泥(Cassava alcohol sludge, CAS)作为原料，以绿色环保的碳酸氢钠为活化剂，通过一步炭化活化法热解制备木薯酒精污泥基活性炭(Activated carbon based on cassava alcohol sludge, ACCAS)。基于单因素试验，通过响应曲面法进一步优化去除废水中四环素的条件，为控制水体中四环素污染提供一条新的途径，并使废弃木薯酒精污泥得到妥善处理，达到以废治废的目的。

2. 材料与方法

2.1. 实验材料与试剂

污泥原料：取自江苏省泰州市某用木薯生产燃料酒精的厂内污水处理站的脱水污泥，在充足阳光下晾晒一定天数，取晒干污泥置于电热鼓风干燥箱中数小时烘干至恒重，取出干燥污泥，置于粉碎机破碎后过20~50目筛网，取过筛污泥粒干燥保存为粗产品(CAS)备用。通过工业分析可得污泥粗产品各组分含量如下：水分含量为7.40%，灰分为29.36%，挥发质含量51.57%，固定碳量占比11.67%。

实验试剂：盐酸四环素(C₂₂H₂₄N₂O₈^.HCl)、盐酸(HCl, 36.5%)、碳酸氢钠(NaHCO₃)、氢氧化钠(NaOH)，均为分析纯或以上等级，购于国药集团化学试剂有限公司。

2.2. 实验设备与分析仪器

电子天平(FA2004A，上海精密科学仪器有限公司)，精密pH计(PHS-3C，上海雷磁仪器厂)，循环水式多用真空泵(SHB-III，郑州长城科工贸有限公司)，断水自控蒸馏水器(DZ-10LII，天津泰斯特仪器有限公司)，电热鼓风干燥箱(DHG-9023A，上海−恒科仪器有限公司)，恒温水浴振荡器(SHA-B，常州国华电器有限公司)，紫外可见分光光度计(TU-1900，北京普析通用仪器有限公司)，粉碎机(XB-CP，永康市小宝电器有限公司)，箱式高温烧结炉(KSL-1200X，合肥科晶材料技术有限公司)，磁力搅拌器(78-1，常州国华电器有限公司)

2.3. 实验方法

2.3.1. 活性炭制备方法

在前期正交实验的基础上，确定了制备活性炭的最佳条件，其具体制备方法如下：

1) 称取一定质量的CAS粗产品，按照CAS粗产品质量(g)与NaHCO₃质量(g)之比为1:2的比例，将一定质量的NaHCO₃粉末加入到所述CAS粗产品中并添入一定体积去离子水，置于磁力搅拌器上搅拌2 h，接着移入电热恒温水浴锅中60℃下水浴加热12 h。

2) 将步骤1)制备的污泥放入坩埚中，收集放入箱式电阻炉内，在空气氛围下，以10℃·min⁻¹的升温速率从室温升至800℃，活化1 h后，自然冷却，得到ACCAS粗产品。

3) 按照ACCAS粗产品质量(g)与盐酸溶液体积(mL)之比为1:40的比例，用一定体积3 mol·L⁻¹盐酸溶液酸洗上述ACCAS粗产品2 h；将酸洗后的ACCAS粗产品再用室温下的蒸馏水反复水洗，直至溶液pH > 5.0，后置于真空干燥箱内60℃干燥24 h，然后冷却至室温，研磨后过200目筛网得到ACCAS成品。

2.3.2. 表征实验

活性炭的比表面积与孔隙结构由ASAP-2460型全自动比表面积及孔隙分析仪(BET，Micromeritics，美国)测定，通过JSM-6490LV型扫描电子显微镜(SEM，JEOL，日本)研究样品的表面形态。

2.3.3. 四环素模拟废水的配制

称取1.0101 g(根据纯度计算)盐酸四环素溶解于1 L蒸馏水中，充分搅拌后得到1000 mg·L⁻¹的四环素母液。根据不同实验需要，量取适量母液用蒸馏水稀释至指定浓度，即可得到实验所用模拟不同浓度的四环素废水。

2.3.4. 单因素实验

考察活性炭投加量(0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0 g·L⁻¹)、pH (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11)、四环素浓度(20, 40, 60, 80, 100, 200 mg·L⁻¹)、吸附时间(15, 30, 60, 120, 240, 480, 720, 960, 1200, 1440 min)四个因素对四环素去除的影响。实验过程如下：取100 mL一定浓度的模拟TC废水溶液置于200 mL具塞锥形瓶内，加入一定量的污泥活性炭，置于恒温水浴振荡箱内以160 r·min⁻¹的转速避光振荡吸附一定时间(298 K)。吸附完成后，将混合溶液用0.45 µm滤膜过滤，用紫外可见分光光度计在358 nm处测定滤后溶液的吸光度，根据TC标准溶液曲线计算其浓度 [17]。吸附试验重复三次取平均值，其中ACCAS对TC的去除率(E, %)与吸附容量(q_t, mg·g⁻¹)分别由式(1)和式(2)计算所得，计算公式如下：

$E=100\%\left(C_0-C_t\right)/C_0$ 式(1)

$q_t=\left(C_0-C_t\right)V/W$ 式(2)

式中：C₀为TC溶液初始浓度(mg·L⁻¹)；C_t为吸附t时刻后TC浓度(mg·L⁻¹)；W是活性炭用量(g)；V是TC溶液的体积。

2.3.5. 响应曲面设计

根据Box-Behnken Design模型，采用Design-Expert 8进行RSM实验设计。根据单因素及前期预实验结果，选取溶液pH、TC浓度、ACCAS用量、吸附时间4个参数作为自变量，分别记为X₁、X₂、X₃、X₄，以ACCAS吸附TC的去除率作为因变量。对于每个变量，设置了低(−1)、中(0)高(+1)三个水平。表1列出了本研究中所选择变量的级别和范围，实验过程与单因素实验相似。

Table 1. The selected factors and levels of RSM experiments

表1. 响应曲面实验的因素与水平

3. 结果与讨论

3.1. 扫描电镜及比表面积与孔容孔径分析

对CAS和ACCAS的表面形貌进行扫描电镜分析，其结果见图1。从图1(a)可以看出，CAS原料的表面结构紧实，没有出现孔道结构，表面无明显的原始孔隙；从图1(b)可以看出，ACCAS的表面较为粗糙，结构蓬松，并且伴有很多不规则大小的孔状结构，这可能是因为在活化过程中污泥中的有机物热分解产生开孔作用所致 [18]。此外，高温条件下，活化剂NaHCO₃逐渐分解与污泥进行反应，并释放产生气体，促进了生成的碳质生成孔隙结构 [19]；同时污泥基体在空气氛围下进行热解活化，有机质在空气中被完全分解，可能进一步促进了活性炭丰富的不规则孔隙结构的发展。

ACCAS与CAS的孔隙特性如表2所示。可以看到，利用NaHCO₃作为活化剂制备的活性炭相比于原始污泥，其S_BET、微孔体积和面积均增大。这主要是由于CAS内部固定碳等有机物作为碳基质，在热解过程中形成了孔隙结构。ACCAS的S_BET为375 m²·g⁻¹。微孔体积为0.10 cm³·g⁻¹，孔体积为0.29 cm³·g⁻¹，孔径集中在3.05 nm左右，预示着NaHCO₃活化剂促使木薯酒精废弃污泥在热解过程中产生了较为发达的介孔孔隙结构，扩孔作用较强。

(a) (b)

Figure 1. SEM of CAS (a) and ACCAS (b)

图1. CAS (a)和ACCAS (b)的扫描电镜图

Table 2. Specific surface area and pore structure of ACCAS and CAS

表2. ACCAS和CAS的比表面积和孔隙结构

3.2. 单因素实验

TC浓度、ACCAS投加量、溶液pH、吸附时间等因素对四环素去除的影响结果见图2。

图2(a)显示，在活性炭投加量为1 g·L⁻¹、pH = 4、吸附时间为24 h的情况下，TC浓度由20 mg·L⁻¹增加到200 mg·L⁻¹时，去除率由99.42 %逐渐降低至42.26 %。这是因为ACCAS上的活性点位数目固定，随着TC浓度的增大活性炭可被结合的活性点位逐渐减少，所以去除效率逐渐降低；同时可以看到ACCAS对TC的吸附量随着TC浓度的增大先快速增加后趋于平稳，最高可达到84.51 mg·g⁻¹。这是因为在TC溶液初始浓度较低时，TC可被快速的吸附在活性炭表面，此时活性炭表面还有大量的未被结合吸附位点；随着TC溶液浓度增大，溶液中的TC与活性炭表面的TC存在一定的浓度梯度，可促使更多的TC进入到活性炭的内部孔道中，吸附量继续增大；当活性炭的活性位点被全部占据后，吸附达到了饱和状态。

图2(b)显示，在pH = 4、吸附时间为24 h、四环素浓度为100 mg·L⁻¹的条件下，随着ACCAS投加量的增加，TC的去除率逐渐提高。这是由于活性点位的数量随着活性炭投加量的增加而变多，TC与之结合而被去除。当ACCAS投加量为1.0 g·L⁻¹时，其对TC的去除率已达80%以上，当活性炭投加量继续增大时，其去除率也随之增高，可达98%，但增速变缓，表明吸附质的传质动力在减弱。

在活性炭投加量为1 g·L⁻¹、吸附时间为24 h、四环素溶液初始浓度为100 mg·L⁻¹的条件下，溶液pH对ACCAS吸附四环素的影响结果如图2(c)所示。当pH在2~11范围内时，ACCAS对TC的去除效率随着pH的增大而先增大后减小，pH为3时去除效率最高可达90.24 %。溶液的初始pH对活性炭的表面电荷及TC在水中的电离程度具有重要影响，进而影响TC在活性炭上的吸附作用力 [20]。研究发现不同pH条件下，TC的形态也不相同。在pH < 3.4时，阳离子(H₄TC⁺)是其主要的存在状态 [20]。根据前期实验测定，ACCAS的pH_pzc为2.38。因此，在溶液pH < 2.38左右时，ACCAS表面带正电，TC存在形式以阳离子为主，静电斥力阻碍了TC吸附到ACCAS上；2.3 < pH < 3.3时，ACCAS表面带负电，有利于通过静电作用将带正电荷的TC吸附；pH在3.4到7.6之间时，H₃TC是TC的主要存在形式 [21]，此时两者之间的静电引力作用很小，所以去除效率降低；在pH > 7.6时，TC主要以阴离子形式存在 [22]，随着pH的增大，活性炭表面的负电荷逐渐增多，静电斥力的作用再次加强，导致了TC吸附效率继续降低；从图中可以看出

Figure 2. Single factors of TC concentration (a), activated carbon dosage (b), pH (c) and adsorption time (d) on the removal rate of TC

图2. TC浓度 (a)、活性炭投加量 (b)、pH (c)和吸附时间 (d)对TC去除率影响单因素

在pH > 5时虽然TC去除率在逐渐降低，但是降幅不是很大。这可能是因为TC与活性炭之间的存在其他作用力，比如π-π电子供体作用和氢键作用 [23]。此外，在溶液碱性过强时，过多的OH⁻会使活性炭表面的活性位点发生钝化，从而降低了对污染物的吸附量 [24]。所以pH = 3是ACCAS吸附TC的最佳pH值。

图2(d)给出了在活性炭投加量为1 g·L⁻¹、pH = 4、四环素浓度为100 mg·L⁻¹的条件下，吸附时间对ACCAS吸附TC的影响。ACCAS对TC的去除率随着吸附时间的增长而提高，在24 h左右达到了吸附平衡，吸附过程可以大概分为三个阶段。第一阶段在前2 h，此阶段去除效率迅速增加，这可能是因为TC可以迅速地扩散至活性炭表面，从而与活性炭表面的吸附位点结合。第二阶段在2~20 h之间，此时随着吸附过程的继续进行，去除率提高过程逐渐变缓。这可能是因为TC在浓度差的作用下，逐渐扩散到活性炭的内部微孔中，与微孔表面的活性位点结合。第三阶段发生在20~24 h，在此阶段TC的去除率趋于平衡，说明24 h可以达到ACCAS吸附TC的吸附平衡。

3.3. ACCAS去除四环素的响应曲面优化

3.3.1. 回归模型的建立

根据响应曲面的实验设计进行了29次TC吸附实验，结果见表3。利用式(3)对实验数据进行拟合，得到了关于溶液pH、四环素浓度、活性炭用量、吸附时间对TC去除影响的二次多项式回归模型方程，根据式(4)可得到TC不同试验条件下TC去除率的预测值，列入表3。该回归方程的预测响应值从20.19 %到89.02 %不等，说明TC去除与本研究选取的参数有关 [25]。

$E\left(\%\right)=h_0+\sum h_i{x}_i+\sum h_{ii}{x}_i^2+\sum h_{ii}{x}_i{x}_j+\epsilon$ 式(3)

式中：h₀是常系数，h_i是第i个输入变量的线性回归系数，h_ii是第i个输入变量的二次回归系数，h_ij是输入变量之间的交互效应回归系数，x_i和x_j是自变量X_i和X_j交互作用项的回归系数，ε是随机误差。

$\begin{array}{l}E=55.53-9.43x_1-17.57x_2+16.82x_3+5.85x_4+1.62x_1{x}_2\\ -11.31x_1{x}_3-0.56x_1{x}_4-1.21x_2{x}_3+2.71x_2{x}_4+2.75x_3{x}_4\\ -0.11x_1^2+1.81x_2^2-3.96x_3^2-0.99x_4^2\end{array}$ 式(4)

Table 3. Design and results of RSM

表3. 响应曲面设计及实验结果

3.3.2. 回归模型方程的可靠性与方差分析

回归方程的拟合参数可以用来检验模拟方程的准确性，详细参数见表4。回归方程确定系数R²为0.97，说明TC去除的实验值与预测值接近，回归模型方程可以解释97 %的响应值的变化；另外，4.51的标准差(SD)值可以进一步说明回归模型方程具有良好的拟合程度。预测值R²为0.85，与调整后的R²_adj为0.94有较高的一致性，说明预测值与实际值有显著的相关性 [26]；此外，相对较小的变异系数(CV = 8.32%)证明了二次多项式回归方程的高精度；回归方程精度值为21.23，远远高于4，这表明该试验模型精确可靠 [27]。这些结果表明，本研究得到的回归模型方程对ACCAS去除TC的实验具有统计上的有效性。

此外，方差分析可用于检验二次多项式回归方程的可靠性 [28]，分析结果如表5所示。在方差分析中，F值和p值决定了回归模型方程的显著性或模型的系数项。F值越大，p值越小(<0.05)是判断回归模型是否具有统计学意义的重要依据 [29]。由表5可知，F值为32.75，p值小于0.0001，说明本研究的回归模型方程极显著，可靠性高。失拟项的值Prob > F也被用来检测回归方程的精度，当其大于0.01时，表明模型具有很高的精确度 [30]。本模型的失拟项值为0.2304，说明其受失拟因素的干扰很小，模型真实可靠。

Table 4. Model-dependent parameters

表4. 模型相关参数

Table 5. Variance and significance analysis

表5. 方差及显著性分析

3.3.3. 影响因素交互作用对四环素去除的影响

为了确定各因素交互作用的真实效果，在建立的回归模型的基础上，通过三维响应面和二维等高线图来直观地反映各变量之间相互作用对响应值的影响。通过Design Expert-8和Origin软件，分别描绘了pH与活性炭投加量、四环素浓度和活性炭投加量、活性炭投加量和吸附时间等三组相互作用的三维响应曲面和等高线图，讨论各变量之间相互作用对TC去除的综合影响。三组相互作用影响分别为图3、图4和图5所示。

图3给出了pH值与活性炭投加量的交互作用对ACCAS去除TC的影响。固定TC的浓度为100 mg·L⁻¹、吸附时间为6 h，可以发现在pH值为3，活性炭投加量为1.5 g·L⁻¹时TC的去除率达到最大值82.39 %。当活性炭投加量比较低(0.5~0.6 g·L⁻¹)时，TC的去除率随着pH的增大没有发生明显变化；当活性炭投加量增大(>0.6 g·L⁻¹)时，TC的去除率随着pH的升高而有明显程度的减小。这可能是因为在投加量较低的时候，活性炭所提供的可被吸附点位较少，pH对吸附过程的影响比较小。而在高投加量的时候，活性炭提供的可被吸附的活性点位充足，pH的值可以显著的影响TC的去除。当pH为11，活性炭投加量为1.5 g·L⁻¹时，TC的去除率仅为47.54%，这说明碱性环境中，TC转变为带负电的阴离子结构，而此时ACCAS表面积聚OH⁻呈负电性，产生静电斥力导致去除率降低。对于等高线图，椭圆或鞍形意味着变量之间的相互作用是显著的 [31]。从图3(b)中可以看出，溶液pH与活性炭投加量的交互作用具有显著影响。

四环素浓度和活性炭投加量对ACCAS去除TC的影响如图4所示，固定其溶液初始pH为7，吸附时间为6 h。可以看到在TC浓度为50 mg·L⁻¹、活性炭投加量为1.5 g·L⁻¹时，TC的去除率达到了最大值88.98 %。TC的去除效率随着四环素浓度的增大而降低，随着活性炭投加量的增多而升高。ACCAS投加量越大，可提供吸附的活性点位越多，更容易将TC吸附到炭表面来，促进TC的去除。四环素浓度增大后，溶液中TC分子增多，活性炭提供的活性点位不足以完全吸附TC，导致去除效率下降。相比之下，四环素浓度对TC去除率的影响程度大于活性炭投加量对TC去除率的影响程度。由图4(b)可以看到，等高线接近于平行线，因此四环素浓度和活性炭投加量对四环素去除率的交互作用影响很微弱。

Figure 3. (a) Response surface; (b) Contour plots of pH and ACCAS dosage

图3. pH和活性炭投加量的；(a) 响应曲面图；(b) 等高线图

Figure 4. (a) Response surface; (b) Contour plots of TC concentration and ACCAS dosage

图4. 四环素浓度和活性炭投加量的；(a) 响应曲面图；(b) 等高线图

Figure 5. (a) Response surface; (b) Contour plots of ACCAS dosage and adsorption time

图5. 活性炭投加量和吸附时间的；(a) 响应曲面图；(b) 等高线图

活性炭投加量和吸附时间对ACCAS去除TC的影响如图5所示，固定溶液初始pH为7，四环素浓度为100 mg·L⁻¹。可以看出，TC的去除率随着吸附时间的增长在增加，随着活性炭投加量的增加显著的提高。活性炭投加量的影响比吸附时间的影响大得多，当活性炭投加量从0.5 g·L⁻¹增加到1.5 g·L⁻¹时，TC的去除率迅速增加；在活性炭投加量为0.5 g·L⁻¹时，吸附时间从3 h增加到9 h，TC的去除率在40 %左右徘徊；在投加量为1.5 g·L⁻¹时，TC的去除率达70 %以上，在投加量为1.5 g·L⁻¹、吸附时间为9 h时，达到最大值75.99 %。从图5(b)可以看出，活性炭投加量和吸附时间对TC的去除率有交互作用影响，但是影响并不是很显著。

3.3.4. 最佳条件优化实验

此实验的主要目的是利用所建立的模型方程找出利用ACCAS去除TC的最佳工艺参数。利用Design Expert-8软件对建立的回归方程(式(3))进行求解，得到了TC吸附在生物炭上的最佳工艺参数和预测去除率。最佳条件为：pH = 3.26，四环素浓度53.27 mg·L⁻¹，活性炭投加量为1.39 g·L⁻¹，吸附时间为4.05 h。在此条件下进行验证实验，得到TC的最大去除率为97.87%，与预测值99.39%误差1.52%，说明该模型真实可靠。

4. 结论

本研究基于响应曲面法所制备活性炭表面具有丰富的孔隙结构。研究发现：pH和活性炭投加量之间的相互作用对TC去除效率的影响最强；活性炭投加量和吸附时间对TC的去除率有交互作用影响，但是影响并不显著；四环素浓度和活性炭投加量对四环素去除率的交互作用影响微弱。木薯酒精污泥基活性炭去除水中TC的最佳工艺参数为：pH = 3.26、四环素废水浓度53.27 mg·L⁻¹、活性炭投加量1.39 g·L⁻¹、吸附时间4.05 h，在此条件下TC的去除率为97.87%。木薯酒精污泥基活性炭可有效去除水中TC，是一种有应用前景的低成本吸附材料。