研究背景与意义
随着人口持续增长和工业化加速，水污染问题日益严峻。水生环境中已检测出多种新型污染物，染料污染物是当前最严重的环境问题之一。甲基橙作为典型偶氮染料，其酸碱变色特性虽可用于化学指示，但进入水环境后会威胁生态健康。传统处理方法如高级氧化法易产生二次污染，而吸附法因其高效、环保等优势成为研究热点。因此，本研究聚焦水污染治理中的染料去除难题，以甲基橙为典型污染物，探讨活性炭吸附技术的机理与优化策略。
结果简述
本研究基于双吸附层变能量理论的统计物理模型，探讨了市售活性炭从水溶液中去除甲基橙的应用。该活性炭的BET比表面积641 m²/g；孔容0.28 cm³/g；微孔特性占总孔容70%以上，在本实验条件下获得了100 mg/g的吸附容量和超过98%的去除率。研究发现，根据吸附剂特性差异，酚类分子在活性炭表面可呈现两种不同的吸附位型。通过双层物理模型证实，吸附温度会显著影响染料分子在吸附剂表面的定位取向，吸附能分析表明两种染料在活性炭上的吸附属物理相互作用主导的吸热过程。研究还证实介质参数（温度、pH和接触时间）对吸附性能具有调控作用，通过单点吸附模型对甲基橙吸附行为进行统计物理建模，深化了对活性炭吸附甲基橙机理的理解，为染料吸附机制提供了更深入的认识。
图1. （a）BET，（b）FTIR，（c）XRD，以及活性炭的SEM图像
图2. 温度对甲基橙吸附的影响及动力学模型拟合结果（pH：2，吸附剂用量：20 mg，初始浓度：150 mg/L）
图3. 不同体系温度下活性炭对甲基橙的平衡吸附容量
图4. 根据实验预测吸附容量对比（a）、分子数量/锚定数及受体密度（b）、半饱和浓度与吸附能（c）随体系温度的变化关系
图5. 基于双层模型理论解析的吸附机理示意图
图6. 热力学状态模拟结果：构型熵（Sa）（a）、吉布斯自由能（Ga）（b）和内能（Eint）（c）
文章信息
Towards a deeper understanding of the adsorption of methyl orange on a commercial activated carbon: Study of impact factors, isotherm and mechanism
Younes Dehmani, Dison S.P. Franco et al.
DOI：https://doi.org/10.1016/j.esi.2025.02.002
期刊简介
Environmental Surfaces and Interfaces
Environmental Surfaces and Interfaces 报道环境表界面相关的研究，重点关注环境污染控制过程中的表界面行为，包括气液、液-液、气-固、液-固、固-固和生物界面。本刊欢迎环境表面和界面相关的基础理论研究、仪器和方法的开发，以及其它相关的实验室和现场实验研究。
ESI由科爱与北京师范大学珠海校区合作运营，期刊主编由北京师范大学珠海校区敖志敏教授和阿德莱德大学王少彬教授担任。
期刊刊载主题（包括但不限于）：
Advanced hetero-catalysis environmental functional materials
Nanobubble technology
Electro-chemistry
Bio interface in environmental-related processes
Colloid and interface chemistry
Surface adsorption and desorption
The interface process in engineered membrane and biological film
Theoretical calculation of surface/interface science
Environmental Surfaces and Interfaces 期待您的来稿！所有文章将经过严格的同行评审，文章一经收录，全文将以开放获取的形式发表在月活用户超过1700万的ScienceDirect平台，供读者免费下载阅读和引用。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自科爱KeAi科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-3496796-1500582.html?mobile=1
收藏
