超声波处理文冠果果壳制备活性炭的亚甲基蓝吸附优化与热力学分析

本文主要探讨了超声波技术在文冠果果壳（Xanthoceras sorbifolia Bungehusk）活化制备活性炭（XSBHAC）过程中的应用，并针对其对亚甲基蓝（Methylene Blue, MB）溶液的吸附性能进行了深入研究。作者郝一男、王喜明和丁立军通过对活性炭在不同条件下的实验，如接触时间、温度和pH值的调控，揭示了吸附行为的特点。 首先，研究发现活性炭对亚甲基蓝的吸附行为符合朗缪尔等温线理论，这意味着吸附过程遵循一种线性关系，可以通过等温线分析预测在不同浓度下吸附平衡时的吸附量。具体来说，在30℃、40℃和50℃这三个温度下，活性炭对MB的最大单层吸附量分别为235.041 mg/g、279.985 mg/g和287.307 mg/g，显示出随温度升高吸附能力有所提升。 其次，吸附动力学研究显示，活性炭对MB溶液的吸附过程符合二级动力学模型，这意味着吸附速率受到反应物浓度和活性炭表面剩余位点数量的双重影响，且随着反应时间的延长，吸附趋于稳定。 在热力学方面，实验结果表明活性炭对MB的吸附是一个自发的吸热反应，这意味着该过程会吸收周围环境的热量，这可能是由于吸附过程中发生了化学键的形成或电子转移，导致体系能量增加。 此外，关键词“超声波”体现了现代科技在传统材料处理中的应用，通过增强溶液间的接触和激活活性炭内部孔隙结构，从而提高吸附效率。而“文冠果果壳”作为天然来源的生物质，其转化为高效的吸附剂，体现了绿色化学和可持续发展的理念。 本研究不仅提供了关于超声波处理文冠果果壳活性炭对MB吸附的新见解，还为生物质资源的有效利用和环境污染治理提供了一种环保且经济的策略。这一研究成果对于环境工程、能源科学以及材料科学等领域具有重要的实践价值和理论意义。