罗丹明B在松果上的吸附行为与机理研究：等温线、动力学、热力学分析以及通过实验设计优化去除条件

松针吸附剂对罗丹明B染料的吸附性能及优化研究。通过BET、FTIR和SEM表征吸附剂，实验设计优化初始浓度（20-120 mg/L）、pH（2-12）、温度（298-318 K）和接触时间（10-240 min）。Freundlich等温模型拟合最佳（R2=0.9873），伪二级动力学模型（R2=0.9631）适用。热力学分析显示过程自发（ΔG=-2975.63 J/mol）、吸热（ΔH=38052.73 J/mol），活化能17.19 kJ/mol。

　　

摘要

本文研究了松果形吸附剂（PCA）对罗丹明B（RhB）的吸附性能，并通过实验设计优化了吸附条件。在吸附前后，使用Brunauer-Emmett-Teller（BET）吸附量法、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）对PCA进行了表征。研究了初始RhB浓度（20-120 mg L^?1）、pH值（2–12）、温度（298–318 K）和接触时间（10-240 min）对吸附过程的影响。在298 K、308 K和318 K的温度下，初始RhB浓度为20 mg L^?1时的去除效率分别为72.16%、75.85%和88.95%。通过等温线、动力学和热力学结果评估了PCA对RhB的吸附过程。与Langmuir、Temkin和Dubinin-Radushkevich（D-R）模型相比，Freundlich等温线模型更能很好地拟合实验数据。在318 K时，PCA的最大吸附容量（q_max）达到96.956 mg g^?1。伪二阶（PSO）模型显示出最高的拟合系数（R²），表明其适用于描述该吸附过程。在318 K、初始RhB浓度为40 mg L^?1的情况下，热力学参数显示吉布斯自由能（-2975.63 J mol^?1）为负值，焓（38052.73 J mol^?1）和熵（129.02 J mol^?1K^?1）为正值，证实该过程是自发的且具有吸热性质；活化能计算值为17.19 kJ mol^?1。初始RhB浓度（20-120 mg L^?1）、温度（298 K-318 K）和接触时间（10-240 min）被选为自变量，RhB的去除百分比作为响应值。通过R²、调整后的R²和预测的R²值评估了优化研究的可靠性，分别为0.9873、0.9759和0.8852。

图形摘要

松果形吸附剂（PCA）被用于从水溶液中去除罗丹明B（RhB）染料。通过BET、FT-IR和SEM技术对PCA进行了表征，并通过实验评估了RhB的去除条件。利用获得的数据进行了等温线、动力学和热力学研究，并通过实验设计（DoE）优化了吸附条件。结果表明，PCA是一种高效、低成本且环保的吸附剂，适用于处理含有染料的废水。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究生成或分析的所有数据均包含在本文中。