摘要
由于咖啡因的持久性，它已被视为水生生态系统中的新兴污染物。本研究评估了使用热改性的膨润土（Na–Bent–400）作为吸附剂去除咖啡因的技术经济可行性。研究在两种操作方案下模拟了咖啡因的去除过程：方案1（S1：吸附–处置），即在吸附剂饱和后将其丢弃；方案2（S2：再生–重复使用–处置），则通过吸附剂再生使其能够在最终处置前再次用于吸附。基于优化的咖啡因去除模型（批次操作下的去除效率为95.97%，此时Na–Bent–400的浓度为2.26克/升，咖啡因浓度为30毫克/升，pH值为8），利用Aspen Plus（V14）软件进行工艺模拟，确定了处理流量为8升/秒时的工艺参数，对应的年处理量为252,288立方米。在不进行吸附剂再生的方案1中，资本支出估计为331,004美元；而在进行吸附剂再生的方案2中，资本支出则为486,725美元，由于需要额外的设备且工艺更为复杂，资本支出增加了47%。不过，通过吸附剂再生可以减少原材料需求和废水处理成本，从而降低长期运营成本。根据运营成本估算，方案1的污水处理成本为1.38美元/立方米，而方案2的成本则为0.74美元/立方米。敏感性分析表明，当咖啡因浓度高于30毫克/升时，对处理成本的影响较小。通过对这些方案的评估，本研究证明了热改性膨润土用于处理含咖啡因的农业工业废水在技术经济方面的初步可行性。
