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随着工业发展，废水含大量难降解物质，如柠檬黄（Tartrazine）危害人体和水生环境。研究人员用牛瘤胃废弃物合成活性炭（AC）处理废水。该活性炭在 pH 3 时除染料效率高，是潜在低成本吸附剂，有助于解决水污染和废弃物处理问题。
在工业蓬勃发展的当下，各类产品需求不断攀升，随之而来的是大量废弃物的产生。这些废弃物不仅有机负荷高、颜色深，还含有诸多难以降解的化合物，给环境带来了巨大挑战。其中，柠檬黄（Tartrazine）作为一种合成染料，因其稳定性强、难以降解，在废水处理方面成为一大难题。它不仅会对水生环境造成严重毒性风险，影响水中生物的生存，还可能诱发人体过敏反应，危害人体健康。同时，淡水资源的日益稀缺，使得废水处理变得愈发重要。在这样的背景下，为了寻找更高效、更环保的废水处理方法，来自巴西的研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员将目光投向了牛瘤胃废弃物，这是肉类工业在排空牛瘤胃时产生的生物材料。在巴西，大量的牛被屠宰，由此产生的牛瘤胃废弃物数量可观。然而，以往这些废弃物大多用于堆肥，并未得到充分利用。研究人员试图探索能否将其转化为高价值的材料，用于废水处理。他们以牛瘤胃废弃物为原料，通过化学活化法合成活性炭（Activated Carbon，AC），并研究该活性炭对废水中柠檬黄染料的去除效果。最终研究发现，经磷酸活化的牛瘤胃废弃物制成的活性炭，在 pH 为 3 时对柠檬黄染料具有高效的去除能力。并且，该吸附过程符合 Freundlich 等温线模型，吸附容量随温度升高而增加，是吸热且在所有研究温度下热力学都有利的过程。这表明，从牛瘤胃废弃物中制备的活性炭有望成为一种可持续且低成本的吸附剂，用于工业废水处理，这一成果对于缓解环境污染和废弃物处理问题意义重大，相关研究成果发表在《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们对牛瘤胃废弃物进行干燥和研磨处理，将其制成特定粒径的原料。然后，采用磷酸（H3PO4）对原料进行化学活化，在 105°C 条件下反应 24 小时，使活性炭表面引入功能基团。此外，还对合成的活性炭进行了一系列表征分析，如测定其化学组成等，以此探究活性炭的性能。
1. 材料准备
研究人员从巴西巴伊亚州伊塔佩廷加的一家屠宰场获取牛瘤胃废弃物（Bovine Rumen Waste，BRW），并购买了磷酸（85% P.A - ACS）、柠檬黄（≥ 85%）等化学试剂，且保证其他化学试剂均为分析纯，为后续实验提供了可靠的物质基础。
2. 前驱体材料的制备与表征
将牛瘤胃废弃物在 60°C 烘箱中干燥 72 小时，再用刀磨机研磨至粒径小于 2mm。对其化学组成分析发现，在牛瘤胃废弃物的木质纤维素成分中，纤维素含量最高，其次是木质素和半纤维素，这些成分在活性炭合成中发挥着关键作用。
3. 活性炭对柠檬黄染料的吸附性能研究
研究发现，在 pH 为 3 时，该吸附剂对柠檬黄染料的去除效率较高。吸附容量受温度影响，在 318.15K 时达到 111.90mg?L-1 。通过对吸附等温线模型的研究，发现 Freundlich 模型最适合描述该吸附过程，表明吸附是在非均相表面上的多层吸附。同时，吸附过程是吸热的，在所有研究温度下热力学都有利。
综上所述，该研究成功地将牛瘤胃废弃物转化为具有高效吸附性能的活性炭，为解决废水处理问题提供了新的思路和方法。这不仅实现了废弃物的资源化利用，还为工业废水处理提供了一种可持续且低成本的解决方案。未来，有望在此基础上进一步优化活性炭的制备工艺，提高其吸附性能，使其在实际应用中发挥更大的作用，为环境保护事业做出更大贡献。
