《Desalination and Water Treatment》：Adsorption of Crystal Violet Dye onto a Chemically Modified NaOH–KOH Orange Peel–Based Adsorbent: Experimental Study of Kinetics and Isotherms Supported by ANN-Based Prediction
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含染料废水排放多年来一直是全球性问题，此类水处理成为必要需求，亟需深入研究技术。本研究采用氢氧化钠（NaOH）与氢氧化钾（KOH）化学改性的橙皮制备吸附剂（OPCMA），评估其对水溶液中结晶紫（CV）染料的吸附性能与容量。研究人员通过实验进行参数研究，优化接触
含染料废水排放多年来一直是全球性问题，此类水处理成为必要需求，亟需深入研究技术。本研究采用氢氧化钠（NaOH）与氢氧化钾（KOH）化学改性的橙皮制备吸附剂（OPCMA），评估其对水溶液中结晶紫（CV）染料的吸附性能与容量。研究人员通过实验进行参数研究，优化接触时间、pH、吸附剂投加量、初始染料浓度和温度等参数，随后对吸附等温线与动力学进行建模，并采用JMP Pro 17软件构建人工神经网络（ANN）验证实验去除率并估算各参数对去除率的影响。实验结果显示，在溶液pH 5.79、吸附剂质量0.175 g、初始染料浓度100 mg/L及环境温度条件下，60分钟去除率达88.18%。等温线建模表明Langmuir模型最适用（R2=0.996），最大吸附容量58.51 mg/g；准二级动力学模型相关性亦优（R2=0.996）。热力学研究表明该过程自发且放热。三层ANN建模显示实验与预测值相关性高（R2=0.997），模型有效具代表性。
研究背景方面，合成染料是工业活动导致水体污染的主要来源之一，结晶紫（CV，阳离子三苯甲烷染料）因难生物降解、具刺激性与潜在致癌毒性，其废水处理尤为重要。吸附法因操作简便、能耗低、效率高被广泛研究，天然生物质吸附剂（如农业废弃物）因廉价、多孔、含丰富活性位点备受关注。橙皮富含果胶、纤维素和半纤维素，经碱改性可提升性能，但针对NaOH与KOH双碱改性橙皮吸附CV的研究尚稀缺。为填补这一空白，研究人员以阿尔及尔本地橙皮为原料，采用双碱改性制备OPCMA，系统开展表征、参数优化、平衡/动力学/热力学建模及ANN预测，论文发表于《Desalination and Water Treatment》。
关键技术方法上，研究人员采集阿尔及利亚阿尔及尔当地橙皮，经水洗、80℃烘干、NaOH-KOH（0.5 M各200 mL，固液比1:20）室温搅拌3 h改性，稀HCl洗至中性后再次烘干研磨得OPCMA。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、Brunauer-Emmett-Teller（BET）比表面积分析、扫描电镜-能谱（SEM-EDX）、零电荷点（pHpzc）漂移法表征材料。批式实验优化接触时间、pH、投加量、初始浓度、温度五参数；用Langmuir、Freundlich、Temkin模型拟合等温线，准一级、准二级、颗粒内扩散模型拟合动力学，Van’t Hoff方程算热力学参数；以JMP Pro 17建5-10-1结构ANN（输入五参数，隐层10神经元，输出去除率，boosting=2）做训练验证。
研究结果部分，3.1 OPCMA表征中，FTIR显示O–H、C=O、芳环C=C/COO?峰在吸附后偏移，表明羟基、羰基、羧基参与氢键、静电及π–π作用；SEM见碱处理增粗糙孔隙，EDX示吸附后C升至45.0 wt%、现Cl 0.9 wt%，Na消失、K降至1.5 wt%，佐证离子交换与CV截留；XRD现21.27°、15.50°、34.57°纤维素晶峰，主体非晶；BET比表面积56.257 m2/g、平均孔径3.742 nm、孔容0.052 cm3/g，II型等温线呈介孔层级结构；真密度1.5236 g/cm3；pHpzc=4.62，故自然pH 5.79表面带负电利吸附阳离子CV。3.2 参数研究示60 min达平衡（92.61%@40 mg/L），pH>6稳定、自然pH选5.79，0.175 g为优投加量，浓度40→100 mg/L去除率96.25%→88.18%，升温25→60℃去除率88.18%→80.81%呈放热。等温线Langmuir最优（qmax=58.51 mg/g，KL=0.411 L/mg，R2=0.996）。动力学准二级最拟合（R2=0.996，qe=55.55 mg/g），颗粒内扩散分两阶段不穿原点，表明膜扩散+孔扩散+位点作用共同控速。热力学ΔG°负（?4.97~?3.98 kJ/mol）、ΔH°=?12.67 kJ/mol、ΔS°=?26.66 J/mol·K，自发放热熵减。第6节ANN训练R2=0.999、验证R2=0.996，RMSE 0.296/0.736，pH为最重要变量，与实验趋势一致。
讨论与结论部分，研究人员指出双碱改性有效提升橙皮文本特性与活性位点，OPCMA在自然pH、室温、60 min即对100 mg/L CV去除88.18%，Langmuir与准二级分别刻画平衡与动力学，热力学自发放热，ANN高置信重现实验。该吸附剂制备简便、免调pH、成本低，具废水处理应用潜力；局限是未做再生循环，作者建议未来补做解吸复用、真实印染废水多污染物及连续流测试。结论确认OPCMA为可行生物质吸附剂，双NaOH–KOH处理结合完整表征与平衡-动力-热力-ANN框架，为农业废弃物改性与阳离子染料去除提供可复制范式。
