铁改性柚子皮吸附剂在水环境中实现砷零废物去除：固定床柱规模研究及废吸附剂资源化管理

《Process Safety and Environmental Protection》：Zero waste approaches in removing arsenic from water environment using iron coated pomelo peel adsorbent: Fixed-bed column scale and management spent adsorbents

本推荐介绍一项零废物策略研究：利用铁改性柚子皮吸附剂（PPCI）通过固定床柱实验高效去除水中As(III)/As(V)，最大吸附容量分别达5.83±0.52 mg/g和8.54±0.46 mg/g（Thomas模型）。创新性采用稳定化/固化（S/S）技术将废吸附剂封装制成混凝土砖，其砷浸出浓度（0.11±0.010–7.34±0.031 μg/L）远低于USEPA限值（5 mg/L），抗压强度与吸水率符合越南国家标准，为可持续水处理与废物资源化提供双赢方案。

　　

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Materials

本研究选取当地农产品加工废弃物——柚子皮（PP）作为吸附剂原料。材料制备包含三个关键步骤：原料预处理、生物炭制备及铁改性生物炭合成。首先，将柚子皮用自来水和去离子水反复冲洗以去除杂质，随后切成2.5–5 mm碎片，于70°C烘箱中干燥48小时。下一步，取100 g干燥样品...

Effects of operating conditions in fixed-bed column experiments

本节探讨了固定床柱中两个关键操作参数对PPCI材料吸附砷性能的影响：进水砷浓度和填料层高度（床高）。不同条件下PPCI柱对As(III)和As(V)的吸附穿透行为如图3、图4所示。此外，砷吸附数据通过经典动态吸附模型（Thomas模型、Yoon-Nelson模型等）进行拟合，揭示了吸附容量与操作参数的定量关系。

Conclusions

本研究创新性地利用农业副产物开发PPCI吸附剂，实现了砷的高效去除与废吸附剂安全管理的零废物闭环。实验室连续流固定床实验表明，Thomas、Yoon-Nelson和Yan模型能精准拟合穿透曲线（R2值较高）。PPCI对As(V)和As(III)的Thomas吸附容量分别达8.54±0.46 mg/g与5.83±0.52 mg/g，且废吸附剂经水泥/石灰固化后制成的建材砖砷浸出浓度显著低于国际安全限值，印证了该策略的环境可行性。

Funding

Nguyen Thi Hai获Vingroup创新基金会（VINIF）博士后奖学金计划资助，项目编号VINIF.2024.STS.23。

CRediT authorship contribution statement

Saravanamuthu Vigneswaran: 文稿审阅–编辑、验证、监督、概念化。Nguyen Quoc Tuan: 方法论、数据采集、数据分析。Tien Vinh Nguyen: 初稿撰写、验证、监督。Ta Thi Hoai: 实验方法、调查、形式分析。Hoang-Minh Thao: 验证、监督、概念化。Nguyen Hai Thi: 初稿撰写、项目管理、调查、数据整理、概念化。Dai Quyet Truong: 方法论...

Declaration of Competing Interests

作者声明无已知财务或个人利益冲突影响本研究内容。

Acknowledgments

Nguyen Thi Hai感谢2025年IEIF-东盟研究合作项目对本研究中吸附实验实习计划的支持。