多变量优化与计算方法在利用Rhizoclonium hieroglyphicum有效脱色Reactive Orange 107中的应用及其可持续再利用潜力

《International Journal of Phytoremediation》：Multivariate optimization and computational insights for the effective decolorization of reactive orange 107 using Rhizoclonium hieroglyphicum and its sustainable reuse potential

本研究利用水绵Rhizoclonium hieroglyphicum作为生物吸附剂，通过响应面法、随机森林和人工神经网络优化脱色条件，最佳参数下脱色率达97%。吸附机制符合Freundlich等温线和伪二级动力学，热力学分析表明过程为吸热、自发且可行。经0.1N NaOH再生后再生效率达81%，再生藻类可应用于染色和堆肥，实现经济与环保双赢。

　　

摘要

本文评估了利用Rhizoclonium hieroglyphicum对活性橙107（Reactive Orange 107）进行脱色的潜力及其再利用的可能性。通过响应面分析法（Response Surface Methodology）、随机森林（Random Forest）和人工神经网络（Artificial Neural Network）优化了工艺参数，包括染料浓度（100–500 mg/L）、生物吸附剂浓度（100–900 mg/L）、pH值（5–11）和孵育时间（24–120小时），结果发现：在pH值为9的条件下，当生物吸附剂浓度为500 mg/L、染料浓度为300 mg/L时，经过72小时的孵育后可实现最大脱色效果（97%）。染料吸附过程符合Freundlich等温线和伪二级动力学模型，表明染料通过化学吸附作用实现了多层吸附。热力学参数表明该吸附过程为吸热反应且具有自发性，因此是可行的。分析研究为脱色过程中吸附剂与染料之间的相互作用提供了有力证据。0.1 N NaOH洗脱液（浓度88%）能有效将染料从生物吸附剂上脱附下来，其再生效率达到81%。从计算机模拟（insilico）研究中观察到的RO107与RUBISCO之间的相互作用进一步强调了进行体外（in vitro）实验的必要性。为了提高经济性和环保性，本文还评估了经藻类处理后的染料溶液及脱附后藻类的再利用潜力，包括将其用于染色和堆肥过程。综上所述，本研究表明Rhizoclonium hieroglyphicum作为一种有效的生物吸附剂，能够在一定程度上减轻纺织染色过程对环境的影响。