亚甲基蓝在非磁性矿渣上的吸附行为：等温线-动力学框架的综合评估及其环境应用意义

本研究创新性地整合多种经典与前沿模型（如fractal-like、Jossens、ferrokinetic等），系统解析非磁性矿渣（NMS）对亚甲基蓝（MB）的多尺度吸附机制。实验表明NMS在优化条件（5 mg/L初始浓度、4 g投加量、pH 8）下具有高效吸附性能，并通过ATR-FTIR/SEM-EDS证实表面吸附行为。研究突破传统单模型局限，揭示能量异质性、双相吸附及铁微区协同效应，为废料资源化与染料废水治理提供理论依据和技术支撑。

　　

Experimental resources

实验原料

本研究使用的非磁性矿渣（NMS）巨砾（磁性矿渣再加工后的最终废弃物）来自合作企业Pushpit Steels Pvt Ltd。原料经蒸馏水三次清洗后90°C烘干2小时，采用洛斯研磨机精细粉碎至75μm实验粒径。

Adsorbent characteristics

吸附剂特性

原始NMS巨砾呈不规则形状带锐利边缘（图1a），处理后显露多孔内部结构（图1b）。最终粉末状材料（图1c）显示玻璃质光泽表面，XRF分析证实其以CaO(32.1%)、SiO₂(28.4%)为主的多元金属氧化物组成。BET测试揭示其具有12.36 m2/g比表面积和介孔特征（平均孔径13.8nm），ATR-FTIR检测到Si-O-Si、Ca-O等关键官能团。

Conclusion and future direction

结论与展望

本研究首次通过协同整合经典与现代模型揭示了MB在工业矿渣上的复杂吸附行为。实验表明最佳条件为5 mg/L初始浓度、4 g吸附剂投加量、pH 8、35°C温度及35分钟接触时间。非线性模型拟合表明 Fritz-Schlunder-V 等温线(χ2=0.128) 和双相Avrami动力学(χ2=0.089) 最优化描述吸附过程，证实存在多分子层吸附、能量异质性与铁微区诱导的亚扩散传输。材料经3次再生循环仍保持83%效率，证明其可持续应用潜力。建议未来在实际废水条件下验证动态操作性能，推动矿渣吸附剂在循环经济中的开发应用。