摘要
稻壳是全球丰富的稻谷加工副产品，通常被焚烧或填埋，且尚未被充分开发用于转化为低成本吸附剂。将此类农业废弃物转化为碳质材料有助于支持循环经济，并为去除阳离子污染物提供了一种绿色替代方案，无需像活性炭那样消耗大量能源和试剂。本研究通过马弗炉（MFRH）和氮气辅助（NARH）热解将稻壳转化为两种炭质材料，并以原始稻壳（RH）为基准，评估其对结晶紫（一种模型阳离子染料）的去除效果。采用面心中心复合设计（FCCCD）结合响应面法（RSM），在pH范围（4–10）、吸附剂用量（1–9 g·L?1）和结晶紫浓度（10–200 mg·L?1）下对每种材料的工艺进行建模和优化。二次建模显示所有吸附剂均具有较高的拟合优度（R2 = 0.97–0.99），与实验去除率高度吻合，证实了模型的预测适用性。尽管三种材料的去除率均随pH和用量的增加而提高，但原始稻壳与热解稻壳之间这些效应的幅度和曲率存在显著差异。尽管比表面积较低，原始稻壳在大部分设计空间中的表现优于两种炭质材料，原因在于碳化过程中活性位点的减少，而炭质材料仅在优化的碱性、高用量条件下才超过了原始稻壳。数值优化确定了每种吸附剂的不同最佳条件，实验去除率分别为96.32%（RH）、98.37%（MFRH）和99.66%（NARH），与模型预测结果高度一致。这些结果表明，RSM–CCD方法既可用于优化操作条件，也可用于定量比较在不同热解条件下制备的稻壳基吸附剂。
