一步法NaOH活化海藻基高比表面积活性炭的制备及其对亚甲基蓝的高效吸附性能研究

本研究针对工业废水中有害染料亚甲基蓝(MB)的污染问题，以可持续海藻资源Kappaphycus alvarezii为前驱体，通过一步法NaOH活化制备高性能活性炭(AC)。最优样品AC-3展现出1574 m2/g的比表面积和375.61 mg/g的MB吸附容量，Thomas模型揭示了其动态吸附机制，为海洋生物质资源化与废水处理提供了创新解决方案。

　　

随着纺织、制药等工业的快速发展，合成染料对水体的污染已成为全球性环境挑战。其中亚甲基蓝(MB)作为典型阳离子染料，不仅造成水体着色，更会破坏水生生态系统并引发人类健康风险。传统染料处理方法面临成本高、二次污染等问题，而生物质衍生吸附材料因其环境友好特性备受关注。然而，现有研究多集中于陆生植物原料，对生长更快、无需耕地资源的海洋宏藻类关注不足。

在此背景下，印尼司马威大学(Universitas Serambi Mekkah)与苏门答腊大学(Universitas Sumatera Utara)的研究团队创新性地选用红藻Kappaphycus alvarezii为原料，通过优化NaOH活化工艺制备高性能活性炭(AC)，系统研究了其对MB的连续流吸附特性。相关成果发表于《Algal Research》，为海洋生物质资源化与废水处理技术提供了重要参考。

研究采用三步关键技术：首先通过不同NaOH/生物质比例(0.25-1:1)制备系列AC材料；其次利用氮气吸附、zeta电位等技术表征材料理化性质；最后建立动态吸附系统，结合Thomas模型分析MB去除动力学。特别选用印尼亚齐省海岸采集的Kappaphycus alvarezii，经清洗、干燥、粉碎等预处理后，在700°C下进行一步法活化。

材料设计与结构特性

研究发现NaOH比例显著影响材料性能，最佳配比0.75:1(AC-3)获得的活性炭具有1574 m²/g的比表面积和86.068%的微孔率。SEM显示其呈现蜂窝状多孔结构，FTIR证实含丰富含氧官能团，zeta电位-38.7 mV表明表面强负电性，这些特性共同促进MB的静电吸附。

动态吸附性能

在25°C连续流实验中，AC-3对MB的最大吸附量达375.61 mg/g。Thomas模型拟合显示吸附过程符合准二级动力学，表明存在化学吸附机制。溶液pH值、初始浓度和流速等参数的系统优化，证实材料在宽泛条件下保持稳定去除效率。

环境意义与应用前景

该研究首次证实Kappaphycus alvarezii衍生AC在动态条件下的卓越染料去除能力。相比传统原料，这种海藻具有生长快(年产量3580万吨)、不占用耕地等优势。AC-3的高微孔率和表面官能团协同作用，使其性能优于多数报道的生物质AC。研究为海洋资源高值化利用提供了范例，契合可持续发展目标(SDGs)，特别适用于印尼等热带沿海地区的废水治理与蓝色经济发展。

值得注意的是，材料制备采用相对温和的NaOH活化，相比传统ZnCl₂等方法更具环境友好性。作者Tata Alfatah等强调，未来研究可进一步探索材料再生性能及实际废水处理应用，推动该技术从实验室向产业化过渡。这项成果不仅拓展了海洋生物质应用边界，也为解决全球性染料污染问题提供了新思路。