活性炭吸附亚甲基蓝染料的优化研究：基于响应面法的参数分析与热力学机制解析

本研究针对水体中亚甲基蓝(MB)污染问题，采用响应面法(RSM)结合Box-Behnken设计(BBD)优化活性炭(AC)吸附工艺。研究人员通过期望函数(df)分析交互作用，确定最佳吸附条件（初始浓度Co:125 mg/L、pH 6.0、吸附剂剂量0.3 g/L），其单层吸附容量在25°C/70°C时分别达86.03/98.50 mg/g。热力学参数（ΔG°:-1.7868 kJ/mol、ΔH°:29.043 kJ/mol）证实该过程为自发吸热反应，为染料废水处理提供理论依据。

　　

这项研究通过实验手段揭示了活性炭(AC)对亚甲基蓝染料(MB)的吸附机制。采用响应面法(RSM)中的Box-Behnken设计(BBD)进行参数优化，结合期望函数(df)分析变量交互作用，涵盖初始浓度(C_o 50-200 mg/L)、pH值(2-10)和吸附剂剂量(0.1-0.5 g/L)等关键因素。通过二阶多项式方程和多元回归分析处理数据，并运用均方根误差(RMSE)、残差平方和(SSE)和卡方检验(X²)评估模型拟合度。

研究发现Langmuir模型拟合度最佳，在优化条件(C_o 125 mg/L、pH 6.0、吸附剂0.3 g/L)下，25°C和70°C时的单层吸附容量分别达到86.03 mg/g和98.50 mg/g。温度影响实验推导出热力学参数：负值的吉布斯自由能(ΔG°:-1.7868 kJ/mol)和正值的焓变(ΔH° 29.043 kJ/mol)，证实该吸附过程是自发的吸热反应。这些发现为工业染料废水处理提供了重要的理论支撑和技术参考。