基于芦笋生物质吸附甲基紫的生态修复:表征、平衡动力学及BBD-RSM模型优化研究

【字体: 时间:2025年08月19日 来源:Australian Geographer 2

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  针对合成染料甲基紫(MV)对水生态和人类健康的毒性威胁,研究人员创新性地利用芦笋(Asparagus albus)生物质作为高效吸附剂,通过BET/XRD/FT-IR等多维表征证实其具有5.5406 m2/g比表面积和单层吸附特性(Langmuir模型R2=0.996)。研究发现pH8条件下最大吸附量达47.62 mg/g,符合准二级动力学(ΔG°<0)的自发放热过程,BBD模型揭示吸附剂质量与染料浓度(F=6619.77)的关键交互作用,为工业废水治理提供经济可持续方案。

  

合成染料甲基紫(MV)对水生生物和人类健康的毒性威胁日益严峻,这项研究另辟蹊径地采用白色芦笋(Asparagus albus)生物质作为环境友好型吸附剂。通过比表面积分析(BET)揭示其具有5.5406 m2/g的特殊结构,配合X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)证实表面活性位点分布。扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)生动捕捉到染料吸附前后的形貌演变与元素迁移。

在pH8的优化条件下,0.1g吸附剂作用120分钟即可实现47.62 mg/g的惊人吸附量——这相当于在标准游泳池中投入1公斤该材料可净化近20吨染料废水!动力学数据完美契合准二级模型,ΔH°=19.014 kJ/mol的热力学参数宣告这是个"吸热式分子捕手"。最令人振奋的是,Box-Behnken设计模型像侦探般揪出两个黄金组合:吸附剂质量与染料浓度的组合效应(F值高达6619.77)堪称"去污黄金搭档",而吸附剂与pH的配合(F=255.26)则像精准的pH调节阀。

这项研究不仅为染料废水治理提供了"植物魔法师"般的解决方案,更通过响应面法(RSM)建模为环境工程领域贡献了可复用的优化范式。那些曾被认为"娇弱"的植物生物质,正在环境修复舞台上展现令人惊艳的硬核实力!

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