《Inorganic Chemistry Communications》：Adsorptive removal of methylene blue and malachite green onto a natural Comorian clay: physicochemical properties, optimization, adsorption isotherms, kinetics, and mechanisms
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Comorian天然黏土对甲基蓝和malachite green的吸附性能及机理研究。采用FTIR、XRD、SEM/EDX表征黏土结构，优化pH（8）、温度、浓度（10ppm）、吸附剂用量（0.02-0.1g）及搅拌速度等参数，MB吸附效率86.7%-95.77%，MG效率达80min/60min，动力学符合伪二次模型，等温模型Langmuir更优（R2>0.95），证实黏土为高效低成本吸附剂。
阿里·乌米尔丁（Ali Oumirdine）|阿卜杜勒卡里姆·瓦斯（Abdelkarim Ouass）|拉米娅·卡迪里（Lamya Kadiri）|巴斯玛·扎里克（Basma Zarrik）|阿卜杜勒海·埃尔·阿姆里（Abdelhay El Amri）|阿西亚·杰布利（Assia Jebli）|纳比拉·埃尔·阿祖齐（Nabila El Azzouzi）|埃尔·马赫迪·赫拜兹（El Mahdi Hbaiz）|埃尔·侯赛因·里菲（El Housseine Rifi）|拉希德·希苏（Rachid Hsissou）|埃萨姆里·阿祖兹（Essamri Azzouz）
摩洛哥凯尼特拉市伊本·托法伊尔大学（Ibn Tofail University）科学学院有机化学、催化与环境实验室，邮政信箱133，邮编14000
摘要
在这项研究中，使用了来自巴齐米尼-安茹安（Bazimini-Anjouan）的科摩罗天然粘土（COC）来研究阳离子亚甲蓝（MB）和孔雀石绿（MG）染料的吸附性能。通过FTIR、XRD和SEM/EDX技术对COC进行了表征和分析。通过考虑染料浓度、pH值、温度、接触时间、吸附剂质量和搅拌速度等多种因素，优化了吸附过程。当染料初始浓度为10 ppm且吸附剂质量为0.1 g时，MB的去除率达到86.7%；当染料初始浓度为10 ppm且吸附剂质量为0.02 g、pH值为8时，去除率达到95.77%。使用COC去除MB大约需要80分钟，去除MG则需要60分钟。动力学建模表明，所有吸附过程均符合拟二级模型（等温分析也得出了与Langmuir、Freundlich和统计模型相同的结果）。研究表明，亚甲蓝和孔雀石绿在天然粘土上的吸附过程属于拟二级过程（R2 = 0.9878, 0.9968；χ2 = 0.004, 0.0065），并遵循Langmuir等温线（最大吸附容量：MB为73.11 mg/g，MG为136.81 mg/g；R2 = 0.95；χ2 = 21.48；26.62），说明这两种染料均发生单层吸附。ANOVA验证（F = 120.15，P < 0.0001，R2 = 0.9954）和响应面分析进一步证实了模型的准确性，表明粘土是一种廉价且环保的废水处理吸附材料。
引言
来自食品、橡胶、制药、纺织、塑料、造纸、化妆品和摄影等行业的废水是排放到水体中的主要染料来源，对水生生物和人类健康造成巨大威胁[1]。未经处理的工业废水具有毒性，其中含有的合成染料使其难以自然降解，并且即使在少量情况下也容易在生物体内积累[2],[3]。与色素相关的主要污染问题是它们会吸收阳光，从而抑制细菌繁殖，使污染物浓度降低到无法生物降解的水平[4],[5],[6]。阳离子染料（如亚甲蓝MB和孔雀石绿MG）是常见的合成色素，广泛应用于纺织品和皮革染色、医疗、印刷和造纸等领域[6],[7],[8]。由于这些染料具有化学稳定性、高水溶性和不同的毒性，必须将其从工业废水中去除，这对环境保护和人类健康至关重要[9],[10]。目前已有许多处理工业废水的方法，包括化学沉淀、混凝和絮凝、离子交换、膜分离、光催化和吸附[8],[9],[10],[11],[12],[16],[17]。尽管这些方法具有潜力，但由于会产生有毒副产物和较高的运行成本，其效果有时并不理想[17]。吸附被认为是一种非常有效的处理方法，其优势不仅在于设计简单、易于操作、运行成本低以及吸附剂的易得性，还在于其强大的吸附能力（这些材料具有较大的孔径和表面积[18]）。此外，该方法适用于多种类型的污染物，即使浓度很低，也不会产生额外污染[19]。然而，吸附过程的容量有限，通常无法完全去除有机杂质，因此其广泛应用受到限制[17]。吸附方法的成功主要取决于吸附剂的选择。理想的吸附剂应具有极高的稳定性、经济性、可重复使用性和有效性[20]。矿物粘土因其广泛的可用性、极高的表面活性和出色的阳离子交换能力而受到关注[21]。有趣的是，染料常常以超过其典型阳离子交换容量（CEC）的量与粘土结合[21]。粘土矿物表面具有亲水性并带有负电荷，这使得它们能够有效捕获带正电荷的污染物并吸附水分。此外，其强大的阳离子交换能力（CEC）显著增强了其去除有机和无机带正电荷物质的能力（主要是通过离子交换机制）。然而，对于带负电荷或疏水性的污染物，粘土的效果较差[22]。本研究旨在评估科摩罗粘土作为高效且经济可行的液体溶液处理吸附剂的能力，为目前昂贵的染料去除方法提供替代方案[23]。据我们所知，这是首次探索科摩罗粘土在传统用途之外的应用。研究中选择了亚甲蓝（MB）和孔雀石绿（MG）作为代表性的阳离子染料，并通过XRD、XRF、SEM和FTIR等方法对制备的粘土进行了表征。研究还探讨了pH值、温度、染料浓度、吸附剂用量和接触时间等操作变量。具体而言，FTIR光谱用于确定粘土的内部结构和组成矿物[23]。
部分内容
吸附剂
本研究使用的吸附剂是来自科摩罗群岛的天然粘土，采集自巴齐米尼-安茹安地区。该粘土经过清洗以去除杂质和有机物质，然后干燥24小时，之后粉碎并通过筛子筛选出粒径为112 μm的均匀颗粒，最后在105°C下干燥以去除内部水分。
吸附质
亚甲蓝和孔雀石绿（均为人工合成染料）
SEM和EDX表征
扫描电子显微镜（SEM）用于分析粘土样品并确定其矿物组成，结果显示主要成分包括碳（6.63%）、氧（45.31%）和铝（8.08%），以及其他少量杂质元素（图2）。在染料吸附后，还检测到了氮（N）和硫（S）的存在。
结论
本文证明了科摩罗粘土（COC）在去除废水中的亚甲蓝和孔雀石绿方面具有很高的经济性。XRD、FTIR、FX和SEM-EDX的表征结果证实了粘土的结构和化学适用性。通过对物理化学参数的研究，我们找到了最佳条件，实现了每种染料在粘土上的最大吸附容量。
作者贡献声明
阿里·乌米尔丁（Ali Oumirdine）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据分析。
阿卜杜勒卡里姆·瓦斯（Abdelkarim Ouass）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、概念构建。
拉米娅·卡迪里（Lamya Kadiri）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、研究、数据分析、概念构建。
巴斯玛·扎里克（Basma Zarrik）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、概念构建。
阿卜杜勒海·埃尔·阿姆里（Abdelhay El Amri）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写。
未引用参考文献
[14], [15], [34], [35], [46], [47]
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
作者简介
拉希德·希苏（Rachid Hsissou）教授目前担任摩洛哥舒艾布·杜卡利大学（Chouaib Doukkali University）科学学院的聚合物与有机化学教授。自2022年起，希苏教授在有机化学、生物有机化学与环境实验室工作。他于2018年在伊本·托法伊尔大学（Ibn Tofail University）获得聚合物化学博士学位，研究方向包括有机合成、聚合物制备及其作为复合材料的应用。
