廣玉蘭及其生物炭衍生物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能：特性、機(jī)理與應(yīng)用前景探究一、引言1.1研究背景與意義水是人類(lèi)賴以生存的重要資源，然而，隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城市污水的處理率僅為45%左右，由于污、廢水處理率低，再加上面源污染日趨嚴(yán)重，致使我國(guó)各大水系和眾多湖泊以及地下水都受到不同程度的污染。水污染不僅威脅著人類(lèi)的健康，還對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大的破壞。亞甲基藍(lán)（MethyleneBlue，MB）作為一種典型的陽(yáng)離子染料，被廣泛應(yīng)用于印染、染色、環(huán)境治理和監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，大量含有亞甲基藍(lán)的廢水被排放到自然環(huán)境中。亞甲基藍(lán)廢水具有有機(jī)物含量高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化大以及生物毒性大等特點(diǎn)，成為了較難處理的染料廢水之一。當(dāng)含有亞甲基藍(lán)的廢水進(jìn)入水體后，會(huì)導(dǎo)致水體色澤污染，影響水體的美觀和透明度。由于亞甲基藍(lán)的色度深，即使在廢水中含量很少，也會(huì)產(chǎn)生非常顯著的顏色。這不僅會(huì)對(duì)人類(lèi)或動(dòng)物的視覺(jué)系統(tǒng)造成沖擊，還會(huì)降低陽(yáng)光到達(dá)水中或水底的強(qiáng)度，影響水體中綠色植物的光合作用，進(jìn)而導(dǎo)致水體生態(tài)系統(tǒng)惡化，造成生物大量死亡。亞甲基藍(lán)還可能通過(guò)食物鏈的傳遞，在生物體內(nèi)富集，對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生潛在威脅。因此，如何有效地處理亞甲基藍(lán)廢水，已成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，針對(duì)亞甲基藍(lán)廢水的處理，主要采用氧化法、光催化法、混凝法、膜分離法及吸附法等技術(shù)。然而，這些傳統(tǒng)處理方法都存在一定的局限性。氧化技術(shù)成本高，常用氧化劑存在氧化能力差、存在選擇性氧化等特點(diǎn)；光催化法需要光源照射體系，在應(yīng)用中受到光源和天氣影響；混凝法的運(yùn)行費(fèi)用較高，處理泥渣量大且處理困難；膜分離法在染料處理中去除率高，工藝簡(jiǎn)單，但是目前膜的生產(chǎn)成本非常高，操作壓力大，很難進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用；吸附法所需吸附劑用量大，部分吸附劑如活性炭的成本很高，很難進(jìn)行大規(guī)模的污水處理。因此，開(kāi)發(fā)一種高效、低成本、環(huán)境友好的吸附劑用于亞甲基藍(lán)廢水的處理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。廣玉蘭（MagnoliagrandifloraL.）是一種常見(jiàn)的觀賞植物，在我國(guó)廣泛種植。廣玉蘭的落葉和廢棄枝葉等生物量豐富，以往大多被當(dāng)作廢棄物處理，不僅浪費(fèi)資源，還可能對(duì)環(huán)境造成一定的壓力。將廣玉蘭廢棄物制備成生物炭衍生物，不僅可以實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用，減少環(huán)境污染，還可能為亞甲基藍(lán)廢水的處理提供一種新的吸附材料。生物炭是一種由生物質(zhì)在缺氧條件下熱解產(chǎn)生的富含碳的固體材料，具有較大的比表面積、豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)，對(duì)污染物具有良好的吸附性能。研究廣玉蘭及其生物炭衍生物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能，探究其吸附機(jī)理，對(duì)于開(kāi)發(fā)新型吸附劑、優(yōu)化吸附工藝、提高亞甲基藍(lán)廢水的處理效率具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)本研究，有望為解決亞甲基藍(lán)廢水污染問(wèn)題提供新的思路和方法，推動(dòng)水污染治理技術(shù)的發(fā)展，為保護(hù)水環(huán)境和生態(tài)平衡做出貢獻(xiàn)。1.2研究目的與內(nèi)容本研究旨在深入探究廣玉蘭及其生物炭衍生物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能，開(kāi)發(fā)一種高效、低成本的亞甲基藍(lán)廢水處理吸附劑，為解決亞甲基藍(lán)廢水污染問(wèn)題提供新的解決方案。圍繞這一核心目的，研究?jī)?nèi)容主要涵蓋以下幾個(gè)方面：廣玉蘭及其生物炭衍生物的制備：收集廣玉蘭的落葉、廢棄枝葉等生物質(zhì)材料，通過(guò)清洗、干燥、粉碎等預(yù)處理步驟，將其制備成廣玉蘭葉粉（MLP）。利用熱解技術(shù)，在不同的熱解溫度、升溫速率、熱解時(shí)間等條件下，將廣玉蘭葉粉轉(zhuǎn)化為生物炭衍生物（MBC）。優(yōu)化熱解工藝參數(shù)，制備出具有良好吸附性能的廣玉蘭生物炭。吸附性能研究：通過(guò)批量吸附實(shí)驗(yàn)，研究溶液pH值、離子強(qiáng)度、亞甲基藍(lán)初始濃度、吸附時(shí)間等因素對(duì)廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)性能的影響。繪制吸附等溫線，運(yùn)用Langmuir、Freundlich等吸附等溫模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，確定吸附過(guò)程的等溫吸附模型，計(jì)算吸附劑的最大吸附容量。開(kāi)展吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，采用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型等對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探究吸附過(guò)程的速率控制步驟和動(dòng)力學(xué)特征。進(jìn)行吸附熱力學(xué)研究，計(jì)算吸附過(guò)程的吉布斯自由能變（ΔG）、焓變（ΔH）和熵變（ΔS），判斷吸附反應(yīng)的自發(fā)性、吸熱或放熱性質(zhì)以及熵變情況。吸附機(jī)理分析：運(yùn)用比表面積和孔徑分析儀（BET），測(cè)定廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物的比表面積、孔徑分布和孔容等結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析其孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)吸附性能的影響。采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察吸附劑的表面微觀形貌，了解吸附前后吸附劑表面的形態(tài)變化，探討吸附過(guò)程中吸附質(zhì)與吸附劑之間的相互作用方式。利用傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）分析吸附劑表面的官能團(tuán)種類(lèi)和數(shù)量，研究吸附前后官能團(tuán)的變化，確定參與吸附反應(yīng)的主要官能團(tuán)，揭示吸附過(guò)程的化學(xué)作用機(jī)理。結(jié)合X射線光電子能譜（XPS）分析，進(jìn)一步確定吸附劑表面元素的化學(xué)狀態(tài)和價(jià)態(tài)變化，深入探究吸附機(jī)理。應(yīng)用前景評(píng)估：對(duì)廣玉蘭及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行效益分析，包括環(huán)境效益、社會(huì)效益等，評(píng)估其在亞甲基藍(lán)廢水處理中的潛在價(jià)值。開(kāi)展經(jīng)濟(jì)分析，計(jì)算制備廣玉蘭生物炭衍生物的成本費(fèi)用、單位成本等，與傳統(tǒng)吸附劑進(jìn)行成本對(duì)比，分析其經(jīng)濟(jì)可行性?？紤]實(shí)際應(yīng)用中的各種因素，如吸附劑的再生性能、穩(wěn)定性、大規(guī)模制備工藝等，對(duì)廣玉蘭及其生物炭衍生物在亞甲基藍(lán)廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行綜合評(píng)估，并提出相應(yīng)的建議和展望。1.3研究方法與技術(shù)路線本研究主要采用實(shí)驗(yàn)研究法，通過(guò)設(shè)計(jì)并實(shí)施一系列實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地探究廣玉蘭及其生物炭衍生物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能和吸附機(jī)理。具體技術(shù)路線如下：材料準(zhǔn)備：收集廣玉蘭的落葉和廢棄枝葉，對(duì)其進(jìn)行清洗，去除表面的灰塵、雜質(zhì)及可能附著的污染物，以保證后續(xù)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。清洗后的材料在適宜的溫度下進(jìn)行干燥處理，使其含水量降至一定水平，便于后續(xù)的粉碎操作。將干燥后的廣玉蘭生物質(zhì)粉碎，過(guò)篩得到一定粒徑范圍的廣玉蘭葉粉（MLP），作為制備生物炭衍生物的原料以及直接用于吸附實(shí)驗(yàn)的吸附劑。同時(shí)，準(zhǔn)備一定濃度的亞甲基藍(lán)溶液，作為吸附質(zhì)用于后續(xù)的吸附實(shí)驗(yàn)。生物炭衍生物制備：將廣玉蘭葉粉放入熱解設(shè)備中，在不同的熱解溫度（如300℃、400℃、500℃等）、升溫速率（如5℃/min、10℃/min、15℃/min等）和熱解時(shí)間（如1h、2h、3h等）條件下進(jìn)行熱解，制備廣玉蘭生物炭衍生物（MBC）。通過(guò)改變熱解工藝參數(shù)，探索不同條件對(duì)生物炭結(jié)構(gòu)和性能的影響，從而確定最佳的熱解制備條件。吸附性能測(cè)試：開(kāi)展批量吸附平衡實(shí)驗(yàn)，考察溶液pH值（如pH=3、5、7、9、11）、離子強(qiáng)度（通過(guò)添加不同濃度的電解質(zhì)如NaCl來(lái)調(diào)節(jié)）、亞甲基藍(lán)初始濃度（如10mg/L、20mg/L、30mg/L等）、吸附時(shí)間（如0.5h、1h、2h、4h、6h等）等因素對(duì)廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)性能的影響。每個(gè)實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置多個(gè)平行樣，以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性和重復(fù)性。在吸附過(guò)程中，定期取上清液，采用分光光度計(jì)測(cè)定亞甲基藍(lán)的濃度，根據(jù)濃度變化計(jì)算吸附量和去除率。吸附機(jī)理分析：利用比表面積和孔徑分析儀（BET）測(cè)定廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物的比表面積、孔徑分布和孔容等結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)吸附性能的影響。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察吸附劑的表面微觀形貌，了解吸附前后吸附劑表面的形態(tài)變化，探討吸附質(zhì)與吸附劑之間的相互作用方式。運(yùn)用傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）分析吸附劑表面的官能團(tuán)種類(lèi)和數(shù)量，研究吸附前后官能團(tuán)的變化，確定參與吸附反應(yīng)的主要官能團(tuán)，揭示吸附過(guò)程的化學(xué)作用機(jī)理。結(jié)合X射線光電子能譜（XPS）分析，進(jìn)一步確定吸附劑表面元素的化學(xué)狀態(tài)和價(jià)態(tài)變化，深入探究吸附機(jī)理。數(shù)據(jù)處理與分析：對(duì)吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析，繪制吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)曲線等圖表，直觀展示吸附過(guò)程的變化規(guī)律。運(yùn)用Langmuir、Freundlich等吸附等溫模型對(duì)吸附等溫線數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，通過(guò)擬合參數(shù)判斷吸附過(guò)程更符合哪種模型，進(jìn)而確定吸附的類(lèi)型和特征，計(jì)算吸附劑的最大吸附容量。采用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型等對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，分析吸附過(guò)程的速率控制步驟和動(dòng)力學(xué)特征。進(jìn)行吸附熱力學(xué)研究，根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算吸附過(guò)程的吉布斯自由能變（ΔG）、焓變（ΔH）和熵變（ΔS），判斷吸附反應(yīng)的自發(fā)性、吸熱或放熱性質(zhì)以及熵變情況。應(yīng)用前景評(píng)估：綜合考慮吸附性能、吸附機(jī)理以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)廣玉蘭及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行效益分析，包括環(huán)境效益（如減少亞甲基藍(lán)對(duì)水體的污染，改善水環(huán)境質(zhì)量）、社會(huì)效益（如提供一種廢棄物資源化利用的途徑，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展）等。開(kāi)展經(jīng)濟(jì)分析，計(jì)算制備廣玉蘭生物炭衍生物的成本費(fèi)用（包括原材料成本、設(shè)備成本、能耗成本等）、單位成本等，并與傳統(tǒng)吸附劑進(jìn)行成本對(duì)比，分析其經(jīng)濟(jì)可行性。考慮實(shí)際應(yīng)用中的各種因素，如吸附劑的再生性能（通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究吸附劑的再生方法和再生效率）、穩(wěn)定性（考察吸附劑在不同環(huán)境條件下的性能穩(wěn)定性）、大規(guī)模制備工藝（探討如何優(yōu)化熱解工藝以實(shí)現(xiàn)生物炭衍生物的大規(guī)模制備）等，對(duì)廣玉蘭及其生物炭衍生物在亞甲基藍(lán)廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行綜合評(píng)估，并提出相應(yīng)的建議和展望。二、相關(guān)理論與技術(shù)基礎(chǔ)2.1亞甲基藍(lán)概述亞甲基藍(lán)（MethyleneBlue，MB），又稱次甲基藍(lán)、次甲藍(lán)、美藍(lán)、品藍(lán)等，化學(xué)名稱為氯化3,7-雙(二甲氨基)吩噻嗪-5-鎓三水合物，其分子式為C_{16}H_{18}ClN_{3}S\cdot3H_{2}O，分子量為373.90。從結(jié)構(gòu)上看，亞甲基藍(lán)分子由吩噻嗪環(huán)和兩個(gè)二甲氨基組成，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)賦予了它一些特殊的性質(zhì)和應(yīng)用。其分子結(jié)構(gòu)中的氮原子和硫原子含有孤對(duì)電子，使其具有一定的堿性和配位能力，能與許多物質(zhì)發(fā)生相互作用。在物理性質(zhì)方面，無(wú)水亞甲基藍(lán)呈現(xiàn)為金紅色閃金光或閃古銅色光的粉狀物，可溶于水、酒精和氯仿，但不溶于乙醚，其水溶液呈藍(lán)色。遇濃硫酸時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出黃光綠色，稀釋后又恢復(fù)為藍(lán)色，在水溶液中加入氫氧化鈉溶液后，會(huì)出現(xiàn)紫色或暗紫色沉淀。三水合亞甲基藍(lán)則為發(fā)亮的深綠色結(jié)晶或細(xì)小深褐色粉末，帶有青銅光澤，無(wú)氣味，在空氣中較為穩(wěn)定，同樣可溶于水、乙醇和氯仿，不溶于乙醚和苯，其水溶液為天藍(lán)色，乙醇溶液為藍(lán)色。亞甲基藍(lán)的水溶液為堿性，且具有一定的氧化還原性。在酸性條件下，亞甲基藍(lán)可以被還原為無(wú)色的亞甲基白；而在堿性條件下，亞甲基白又可以被氧化為藍(lán)色的亞甲基藍(lán)。這種氧化還原特性使得亞甲基藍(lán)在許多化學(xué)反應(yīng)和分析檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用。亞甲基藍(lán)因其獨(dú)特的性質(zhì)，在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在染色領(lǐng)域，它可用于制造墨水和色淀，與ZnCl_{2}制成復(fù)鹽后，可用于棉、麻、蠶絲織物、紙張的染色以及竹、木的著色。亞甲基藍(lán)還能與結(jié)晶紫和黃糊精以特定比例拼混成堿性品藍(lán)，用于生物、細(xì)菌組織的染色，有助于科研人員觀察和研究生物樣本的結(jié)構(gòu)和特征。在醫(yī)療領(lǐng)域，由于亞甲基藍(lán)具有還原性，其注射液常被用來(lái)治療正鐵血紅蛋白血癥，也可用于搶救硝基苯、亞硝酸鹽和氰化物中毒等情況。對(duì)于一氧化碳輕微中毒者，靜脈注射亞甲基藍(lán)可進(jìn)行解毒，臨床中還用于治療磺胺過(guò)敏癥。口服亞甲基藍(lán)或用其溶液沖洗，可治療膀胱炎和尿道炎。在進(jìn)入人體30分鐘（注射）至幾小時(shí)（口服）內(nèi)，亞甲基藍(lán)會(huì)從尿中排出，導(dǎo)致尿液暫時(shí)呈藍(lán)色，因此也被用于腎功能測(cè)定。在觀賞魚(yú)養(yǎng)殖中，0.1-0.2ppm的亞甲基藍(lán)溶液常被用作消毒劑，或用于治療白點(diǎn)病等疾病。在化學(xué)分析領(lǐng)域，分析純亞甲基藍(lán)可用作化學(xué)試劑中的吸附指示劑，還可用于沉淀高氯酸鹽和錸酸鹽，催化光度測(cè)定硒和鉬等。同時(shí)，亞甲基藍(lán)還可用于氧化-還原滴定，以及示范氧化-還原振蕩反應(yīng)，如經(jīng)典的藍(lán)瓶子實(shí)驗(yàn)。然而，亞甲基藍(lán)的廣泛應(yīng)用也帶來(lái)了一些環(huán)境和生物危害問(wèn)題。從毒理學(xué)角度來(lái)看，口服亞甲基藍(lán)對(duì)大鼠的半數(shù)致死量LD_{50}為1180毫克/公斤，對(duì)小鼠的LD_{50}為3500毫克/公斤。當(dāng)高濃度（5-10mg/kg；1%溶液25-50mL）的亞甲基藍(lán)溶液進(jìn)入生物體內(nèi)時(shí)，會(huì)對(duì)血紅蛋白起氧化作用，使血紅蛋白生成高鐵血紅蛋白。這是因?yàn)榇罅康膩喖谆{(lán)進(jìn)入體內(nèi)后，還原型輔酶Ⅰ脫氫酶（NADPH）生成減少，無(wú)法使亞甲基藍(lán)全部轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原型，導(dǎo)致氧化型亞甲基藍(lán)量增多，進(jìn)而氧化血紅蛋白。若靜脈注射亞甲基藍(lán)溶液劑量過(guò)大（500mg），還可能引起惡心、腹痛、心前區(qū)痛、眩暈、頭痛、出汗和神志不清等不良反應(yīng)。從生態(tài)學(xué)角度分析，亞甲基藍(lán)對(duì)環(huán)境可能有危害，尤其是對(duì)水體應(yīng)給予特別關(guān)注。當(dāng)含有亞甲基藍(lán)的廢水未經(jīng)有效處理直接排放到水體中時(shí)，會(huì)導(dǎo)致水體色澤污染，影響水體的美觀和透明度。由于亞甲基藍(lán)的色度深，即使在廢水中含量很少，也會(huì)使水體產(chǎn)生顯著的顏色，這不僅會(huì)對(duì)人類(lèi)或動(dòng)物的視覺(jué)系統(tǒng)造成沖擊，還會(huì)降低陽(yáng)光到達(dá)水中或水底的強(qiáng)度，影響水體中綠色植物的光合作用，進(jìn)而破壞水體生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致生物大量死亡。亞甲基藍(lán)還可能通過(guò)食物鏈的傳遞，在生物體內(nèi)富集，對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生潛在威脅。因此，如何有效處理含有亞甲基藍(lán)的廢水，降低其對(duì)環(huán)境和生物的危害，已成為當(dāng)前環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域亟待解決的重要問(wèn)題之一。2.2吸附理論基礎(chǔ)吸附是指在固相-氣相、固相-液相、液相-氣相、液相-液相等體系中，某個(gè)相的物質(zhì)密度或溶于該相中的溶質(zhì)濃度在界面上發(fā)生改變（與本體相不同）的現(xiàn)象，是物質(zhì)在一相之間界面上的積聚或濃縮，是一種建立在分子擴(kuò)散基礎(chǔ)上的物質(zhì)表面現(xiàn)象。在吸附過(guò)程中，被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)，具有吸附作用的物質(zhì)稱為吸附劑。當(dāng)吸附質(zhì)分子從流體相轉(zhuǎn)移到吸附劑表面時(shí)，吸附質(zhì)與吸附劑表面之間存在著一定的相互作用力，根據(jù)這種作用力的性質(zhì)不同，吸附可分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三種類(lèi)型。物理吸附是基于范德華力的作用，吸附質(zhì)分子與吸附劑表面之間的作用力較弱，類(lèi)似于氣體分子在固體表面的凝聚。這種吸附過(guò)程通常是可逆的，吸附熱較小，一般在幾個(gè)到幾十個(gè)kJ/mol范圍內(nèi)，吸附速度較快，能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到吸附平衡。物理吸附不需要較高的活化能，在低溫下即可進(jìn)行，且對(duì)吸附質(zhì)沒(méi)有選擇性，任何氣體在任何固體表面上都可能發(fā)生物理吸附，只是吸附量不同而已。例如，活性炭對(duì)多種氣體和有機(jī)化合物的吸附就常常包含物理吸附過(guò)程，它能通過(guò)物理吸附去除空氣中的異味和有害氣體，以及水中的色素和雜質(zhì)等?；瘜W(xué)吸附則是吸附質(zhì)分子與吸附劑表面的原子或分子之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵的過(guò)程?；瘜W(xué)吸附的作用力較強(qiáng)，吸附熱較大，通常在幾十到幾百kJ/mol之間，與化學(xué)反應(yīng)熱相當(dāng)?；瘜W(xué)吸附具有較高的選擇性，只有當(dāng)吸附質(zhì)與吸附劑表面的原子或分子具有合適的化學(xué)活性和匹配的電子結(jié)構(gòu)時(shí)，才會(huì)發(fā)生化學(xué)吸附。化學(xué)吸附是不可逆的，一旦發(fā)生，很難通過(guò)簡(jiǎn)單的物理方法使吸附質(zhì)從吸附劑表面脫附，且吸附過(guò)程往往需要一定的活化能，通常在較高溫度下進(jìn)行。例如，金屬氧化物對(duì)某些氣體分子的吸附，可能會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成新的化學(xué)鍵，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的化學(xué)吸附。離子交換吸附是指吸附劑表面的可交換離子與溶液中的同性離子之間發(fā)生的離子交換過(guò)程。這種吸附過(guò)程發(fā)生在帶有電荷的吸附劑表面，吸附劑表面的離子與溶液中的離子通過(guò)靜電引力相互作用，發(fā)生離子交換。離子交換吸附遵循離子交換平衡原理，其交換過(guò)程與溶液中離子的濃度、離子的電荷數(shù)以及吸附劑的離子交換容量等因素有關(guān)。例如，離子交換樹(shù)脂常用于水處理中，通過(guò)離子交換吸附去除水中的鈣、鎂離子，降低水的硬度。吸附等溫線模型用于描述在一定溫度下，吸附劑表面吸附質(zhì)濃度與吸附相（通常是溶液或氣相）中吸附質(zhì)平衡濃度之間的關(guān)系，它對(duì)于理解和預(yù)測(cè)吸附過(guò)程至關(guān)重要，可用于設(shè)計(jì)和優(yōu)化吸附系統(tǒng)。常見(jiàn)的吸附等溫線模型包括亨利模型、Langmuir模型、Freundlich模型、BET模型等。亨利模型是一種線性模型，假設(shè)吸附在低濃度下與濃度成正比，其方程式為q=kC，其中q是吸附量（吸附劑表面吸附的吸附質(zhì)質(zhì)量），C是吸附相中的吸附質(zhì)濃度，k是亨利常數(shù)，反映吸附劑與吸附質(zhì)之間的親和力。Langmuir模型假設(shè)吸附發(fā)生在特定且均一的吸附位點(diǎn)上，每個(gè)位點(diǎn)只能吸附一個(gè)吸附質(zhì)分子，其方程式為q=\frac{q_mKC}{1+KC}，其中q_m是單層吸附容量，即當(dāng)所有位點(diǎn)都被占據(jù)時(shí)的最大吸附量，K是朗繆爾常數(shù)，表示吸附位點(diǎn)與吸附質(zhì)分子之間的親和力，該模型適用于單層吸附且吸附位點(diǎn)均勻的情況。Freundlich模型是一種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停枋隽宋皆谥械蜐舛确秶鷥?nèi)的異質(zhì)表面上的吸附，方程式為q=kC^n，其中k和n是弗羅因德里希常數(shù)，取決于吸附劑和吸附質(zhì)的性質(zhì)，1/n的數(shù)值一般在0與1之間，其值的大小表示濃度對(duì)吸附量影響的強(qiáng)弱，1/n越小，吸附性能越好，k值可視為C為單位濃度時(shí)的吸附量。BET模型是多層吸附模型，它假設(shè)吸附質(zhì)分子可以在吸附劑表面形成多層，其方程式為q=\frac{q_mKC}{(C_s-C)[C(1-C/C_s)]}，其中C_s是單分子層吸附時(shí)的吸附相濃度，該模型常用于描述氣體在固體表面的多層吸附，特別是在測(cè)定固體比表面積方面應(yīng)用廣泛。吸附動(dòng)力學(xué)模型則用于描述吸附劑表面吸附質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化，研究吸附過(guò)程的速率控制步驟和動(dòng)力學(xué)特征，對(duì)于優(yōu)化吸附工藝條件具有重要意義。常見(jiàn)的吸附動(dòng)力學(xué)模型有準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和內(nèi)擴(kuò)散模型等。準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型假設(shè)吸附速率與吸附劑表面未被占據(jù)的吸附位點(diǎn)數(shù)量成正比，其動(dòng)力學(xué)方程為\frac{dq_t}{dt}=k_1(q_e-q_t)，積分形式為\ln(q_e-q_t)=\lnq_e-k_1t，其中q_t是t時(shí)刻的吸附量，q_e是平衡吸附量，k_1為準(zhǔn)一級(jí)吸附速率常數(shù)。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型則假設(shè)吸附速率與吸附劑表面未被占據(jù)的吸附位點(diǎn)數(shù)量和溶液中吸附質(zhì)濃度的乘積成正比，考慮了吸附過(guò)程中的化學(xué)吸附作用，其動(dòng)力學(xué)方程為\frac{dq_t}{dt}=k_2(q_e-q_t)^2，積分形式為\frac{t}{q_t}=\frac{1}{k_2q_e^2}+\frac{t}{q_e}，其中k_2為準(zhǔn)二級(jí)吸附速率常數(shù)。內(nèi)擴(kuò)散模型如Weber-Morris模型，假設(shè)液膜擴(kuò)散阻力可以忽略或者只有在吸附初始階段的很短時(shí)間內(nèi)起作用，擴(kuò)散方向隨機(jī)、吸附質(zhì)濃度不隨顆粒位置改變，內(nèi)擴(kuò)散系數(shù)為常數(shù)，其方程為q_t=K_{WM}t^{1/2}+C，其中K_{WM}是內(nèi)擴(kuò)散率常數(shù)，C是涉及到厚度、邊界層的常數(shù)，若q_t對(duì)t^{1/2}作圖為直線且經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，說(shuō)明吸附過(guò)程主要由粒子內(nèi)部擴(kuò)散來(lái)控制，若偏離原點(diǎn)則表明粒子外部擴(kuò)散和內(nèi)部擴(kuò)散在整個(gè)吸附過(guò)程中都起作用。通過(guò)對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)模型的研究，可以了解吸附過(guò)程的速率控制步驟，為優(yōu)化吸附條件、提高吸附效率提供理論依據(jù)。2.3生物炭制備與改性技術(shù)生物炭是一種由生物質(zhì)在缺氧或低氧條件下經(jīng)高溫?zé)峤猱a(chǎn)生的富含碳素的固態(tài)物質(zhì)，其制備過(guò)程主要涉及熱解技術(shù)。熱解是指在無(wú)氧或缺氧環(huán)境中，將生物質(zhì)加熱至一定溫度，使其發(fā)生熱分解反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)化為生物炭、生物油和可燃性氣體等產(chǎn)物的過(guò)程。熱解溫度、升溫速率、熱解時(shí)間以及生物質(zhì)原料的種類(lèi)和預(yù)處理方式等因素，都會(huì)對(duì)生物炭的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響。在熱解溫度方面，較低的熱解溫度（如300-400℃）下制備的生物炭，往往含有較多的揮發(fā)分和官能團(tuán)，其比表面積相對(duì)較小，孔隙結(jié)構(gòu)不夠發(fā)達(dá)。隨著熱解溫度升高（如500-700℃），生物炭中的揮發(fā)分進(jìn)一步分解逸出，碳含量增加，比表面積增大，孔隙結(jié)構(gòu)更加豐富，表面官能團(tuán)種類(lèi)和數(shù)量也會(huì)發(fā)生變化，從而影響生物炭的吸附性能。例如，研究表明，以玉米秸稈為原料，在300℃熱解制備的生物炭，其比表面積僅為20m2/g左右，而在700℃熱解得到的生物炭比表面積可達(dá)到200m2/g以上，對(duì)亞甲基藍(lán)等污染物的吸附容量也顯著提高。升溫速率對(duì)生物炭的制備也有重要作用。較快的升溫速率會(huì)使生物質(zhì)迅速受熱分解，導(dǎo)致生物炭的結(jié)構(gòu)較為疏松，孔隙分布不均勻；而較慢的升溫速率則有助于生物質(zhì)中揮發(fā)分的緩慢釋放，使生物炭的結(jié)構(gòu)更加致密，孔隙結(jié)構(gòu)更加規(guī)則。熱解時(shí)間同樣會(huì)影響生物炭的性質(zhì)，熱解時(shí)間過(guò)短，生物質(zhì)可能無(wú)法充分分解轉(zhuǎn)化，生物炭的性能不穩(wěn)定；熱解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則可能導(dǎo)致生物炭過(guò)度熱解，比表面積減小，吸附性能下降。生物質(zhì)原料的種類(lèi)不同，其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)也存在差異，這會(huì)直接影響生物炭的性質(zhì)。木質(zhì)類(lèi)生物質(zhì)（如木材、竹材）制備的生物炭，通常具有較高的碳含量和較為發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)；而草本類(lèi)生物質(zhì)（如秸稈、雜草）制備的生物炭，其灰分含量相對(duì)較高，可能會(huì)影響生物炭的吸附性能。對(duì)生物質(zhì)原料進(jìn)行預(yù)處理，如粉碎、浸泡、干燥等，也能改善生物炭的制備效果。將生物質(zhì)粉碎成較小的顆粒，可以增加其與熱解環(huán)境的接觸面積，使熱解反應(yīng)更加充分；通過(guò)浸泡去除原料中的雜質(zhì)和部分可溶性成分，可減少生物炭中的灰分含量，提高其純度和吸附性能。雖然生物炭本身具有一定的吸附性能，但為了進(jìn)一步提高其對(duì)特定污染物（如亞甲基藍(lán)）的吸附能力，常常需要對(duì)生物炭進(jìn)行改性處理。常見(jiàn)的生物炭改性方法包括物理改性、化學(xué)改性和生物改性等，每種改性方法都有其獨(dú)特的原理和效果。物理改性主要是通過(guò)改變生物炭的物理結(jié)構(gòu)，如增加比表面積、調(diào)整孔隙結(jié)構(gòu)等，來(lái)提高其吸附性能。常見(jiàn)的物理改性方法有高溫活化、蒸汽活化和機(jī)械研磨等。高溫活化是將生物炭在高溫（通常在800-1000℃）下進(jìn)行處理，使其內(nèi)部的碳原子重新排列，形成更多的微孔和介孔結(jié)構(gòu)，從而增加比表面積和孔隙容積。例如，將稻殼生物炭在900℃下進(jìn)行高溫活化處理，其比表面積可從原來(lái)的30m2/g增加到200m2/g以上，對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附容量顯著提高。蒸汽活化則是利用水蒸氣在高溫下與生物炭發(fā)生反應(yīng)，刻蝕生物炭表面，形成更多的孔隙。在850℃下，用蒸汽對(duì)核桃殼生物炭進(jìn)行活化，處理后的生物炭孔隙結(jié)構(gòu)更加發(fā)達(dá)，對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能明顯增強(qiáng)。機(jī)械研磨是通過(guò)機(jī)械力的作用，將生物炭顆粒細(xì)化，增加其表面粗糙度，從而提高吸附性能。對(duì)花生殼生物炭進(jìn)行機(jī)械研磨處理后，其顆粒尺寸減小，表面變得更加粗糙，吸附亞甲基藍(lán)的能力有所提升?；瘜W(xué)改性是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在生物炭表面引入特定的官能團(tuán)，或者改變生物炭表面的化學(xué)性質(zhì)，以增強(qiáng)其對(duì)目標(biāo)污染物的吸附親和力。常見(jiàn)的化學(xué)改性方法包括酸處理、堿處理、氧化處理、負(fù)載金屬或金屬氧化物等。酸處理通常使用鹽酸、硫酸等強(qiáng)酸溶液對(duì)生物炭進(jìn)行浸泡，去除生物炭表面的灰分和雜質(zhì)，同時(shí)引入酸性官能團(tuán)（如羧基、羥基等），增加生物炭表面的負(fù)電荷密度，提高對(duì)陽(yáng)離子型污染物（如亞甲基藍(lán)）的靜電吸附能力。用鹽酸處理玉米芯生物炭后，生物炭表面的羧基含量增加，對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量明顯提高。堿處理則是利用氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿溶液與生物炭反應(yīng)，在生物炭表面引入堿性官能團(tuán)，改善其對(duì)酸性污染物的吸附性能。氧化處理常用的氧化劑有過(guò)氧化氫、高錳酸鉀等，通過(guò)氧化反應(yīng)增加生物炭表面的含氧官能團(tuán)，提高其親水性和化學(xué)活性，從而增強(qiáng)對(duì)污染物的吸附能力。負(fù)載金屬或金屬氧化物是將具有特定功能的金屬（如鐵、銅、鋅等）或金屬氧化物（如氧化鐵、氧化銅、氧化鋅等）負(fù)載到生物炭表面，利用金屬或金屬氧化物與污染物之間的化學(xué)反應(yīng)或配位作用，提高生物炭的吸附選擇性和吸附容量。將納米零價(jià)鐵負(fù)載到松木生物炭表面，制備的改性生物炭對(duì)亞甲基藍(lán)具有良好的吸附性能，不僅能通過(guò)物理吸附去除亞甲基藍(lán)，還能利用納米零價(jià)鐵的還原性，將亞甲基藍(lán)進(jìn)行化學(xué)還原降解，從而提高對(duì)亞甲基藍(lán)的去除效果。生物改性是利用微生物或酶的作用，對(duì)生物炭進(jìn)行修飾和改造，賦予生物炭新的功能特性。一些微生物能夠在生物炭表面生長(zhǎng)繁殖，并分泌胞外聚合物，這些聚合物可以與生物炭表面結(jié)合，形成一層有機(jī)膜，增加生物炭表面的活性位點(diǎn)和吸附能力。某些細(xì)菌分泌的多糖類(lèi)物質(zhì)可以與生物炭表面的官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合，從而提高生物炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能。酶改性則是利用特定的酶（如纖維素酶、木質(zhì)素酶等）對(duì)生物炭中的纖維素、木質(zhì)素等成分進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化，改變生物炭的表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，進(jìn)而改善其吸附性能。利用纖維素酶處理麥秸生物炭，可使生物炭表面的纖維素部分降解，暴露出更多的活性位點(diǎn)，對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附能力得到增強(qiáng)。三、實(shí)驗(yàn)材料與方法3.1實(shí)驗(yàn)材料廣玉蘭的落葉和廢棄枝葉，收集于[具體地點(diǎn)]，確保材料來(lái)源的一致性和代表性。采集后，將廣玉蘭生物質(zhì)用自來(lái)水反復(fù)沖洗，去除表面附著的灰塵、泥土及其他雜質(zhì)，然后在烘箱中于60℃下干燥至恒重，以保證材料含水量的穩(wěn)定。干燥后的廣玉蘭生物質(zhì)使用粉碎機(jī)粉碎，并過(guò)60目篩，得到均勻的廣玉蘭葉粉（MLP），密封保存?zhèn)溆谩?shí)驗(yàn)中用到的試劑藥品包括：亞甲基藍(lán)（分析純，C_{16}H_{18}ClN_{3}S\cdot3H_{2}O，純度≥98%），購(gòu)自[試劑公司名稱]，用于配制不同濃度的亞甲基藍(lán)溶液，作為吸附實(shí)驗(yàn)中的吸附質(zhì)；鹽酸（分析純，HCl，質(zhì)量分?jǐn)?shù)36%-38%）和氫氧化鈉（分析純，NaOH，純度≥96%），用于調(diào)節(jié)溶液的pH值；氯化鈉（分析純，NaCl，純度≥99.5%），用于改變?nèi)芤旱碾x子強(qiáng)度；無(wú)水乙醇（分析純，C_{2}H_{5}OH，純度≥99.7%），用于清洗實(shí)驗(yàn)儀器和輔助溶解部分試劑；實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水，由實(shí)驗(yàn)室超純水機(jī)制備，電阻率大于18.2MΩ?cm，用于配制溶液和清洗實(shí)驗(yàn)器具，以保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)其他雜質(zhì)干擾。本實(shí)驗(yàn)主要用到的儀器有：電子分析天平（精度0.0001g），型號(hào)為[天平具體型號(hào)]，用于準(zhǔn)確稱取廣玉蘭葉粉、亞甲基藍(lán)、鹽酸、氫氧化鈉、氯化鈉等試劑藥品的質(zhì)量；恒溫振蕩培養(yǎng)箱，型號(hào)為[振蕩箱具體型號(hào)]，溫度控制精度為±0.5℃，振蕩頻率范圍為30-300r/min，用于進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，保證吸附過(guò)程在恒溫、振蕩條件下進(jìn)行，使吸附劑與吸附質(zhì)充分接觸；紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，型號(hào)為[光度計(jì)具體型號(hào)]，波長(zhǎng)范圍為190-1100nm，用于測(cè)定亞甲基藍(lán)溶液的吸光度，從而計(jì)算其濃度；pH計(jì)，型號(hào)為[pH計(jì)具體型號(hào)]，精度為±0.01pH，用于測(cè)量溶液的pH值，確保實(shí)驗(yàn)條件的準(zhǔn)確性；離心機(jī)，型號(hào)為[離心機(jī)具體型號(hào)]，最大轉(zhuǎn)速為[X]r/min，用于分離吸附實(shí)驗(yàn)后的固液混合物，獲取上清液進(jìn)行濃度測(cè)定；馬弗爐，型號(hào)為[馬弗爐具體型號(hào)]，最高使用溫度可達(dá)[X]℃，用于在高溫下對(duì)廣玉蘭葉粉進(jìn)行熱解制備生物炭衍生物；掃描電子顯微鏡（SEM），型號(hào)為[SEM具體型號(hào)]，分辨率可達(dá)[X]nm，用于觀察廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物的表面微觀形貌；傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR），型號(hào)為[FT-IR具體型號(hào)]，波數(shù)范圍為400-4000cm?1，用于分析吸附劑表面的官能團(tuán)種類(lèi)和數(shù)量；比表面積和孔徑分析儀（BET），型號(hào)為[BET具體型號(hào)]，可測(cè)定吸附劑的比表面積、孔徑分布和孔容等結(jié)構(gòu)參數(shù)；X射線光電子能譜儀（XPS），型號(hào)為[XPS具體型號(hào)]，用于確定吸附劑表面元素的化學(xué)狀態(tài)和價(jià)態(tài)變化。3.2實(shí)驗(yàn)方法3.2.1廣玉蘭生物炭衍生物的制備廣玉蘭生物炭（MBC）的制備：準(zhǔn)確稱取一定量的廣玉蘭葉粉（MLP），放入坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)。設(shè)置馬弗爐的升溫程序，以5℃/min的升溫速率從室溫升高至500℃，并在該溫度下恒溫?zé)峤?h。熱解過(guò)程中，保持馬弗爐內(nèi)為缺氧環(huán)境，可通過(guò)在熱解前向馬弗爐內(nèi)通入氮?dú)獾榷栊詺怏w，排出爐內(nèi)空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。熱解結(jié)束后，待馬弗爐自然冷卻至室溫，取出坩堝，將得到的黑色固體產(chǎn)物用去離子水反復(fù)沖洗，直至沖洗液的pH值接近7，以去除表面殘留的雜質(zhì)和可溶性鹽類(lèi)。將沖洗后的產(chǎn)物置于烘箱中，在60℃下干燥至恒重，得到廣玉蘭生物炭（MBC），密封保存?zhèn)溆?。鎂改性廣玉蘭生物炭（Mg-MBC）的制備：采用浸漬法制備鎂改性廣玉蘭生物炭。稱取一定量的廣玉蘭生物炭（MBC），將其加入到一定濃度的硝酸鎂溶液中，使生物炭與硝酸鎂溶液的固液比為1:10（g/mL）。在室溫下，將混合物置于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中，以150r/min的振蕩速度振蕩12h，使硝酸鎂充分浸漬到生物炭中。浸漬結(jié)束后，將混合物轉(zhuǎn)移至離心管中，在5000r/min的轉(zhuǎn)速下離心10min，分離出固體產(chǎn)物。用去離子水將固體產(chǎn)物洗滌3-5次，以去除表面未吸附的硝酸鎂。將洗滌后的固體產(chǎn)物置于烘箱中，在80℃下干燥6h，得到鎂改性廣玉蘭生物炭前驅(qū)體。將前驅(qū)體放入馬弗爐中，以3℃/min的升溫速率從室溫升高至400℃，并在該溫度下恒溫煅燒2h，使硝酸鎂分解并與生物炭表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成鎂改性廣玉蘭生物炭（Mg-MBC）。待馬弗爐冷卻至室溫后，取出產(chǎn)物，密封保存。3.2.2吸附性能測(cè)試亞甲基藍(lán)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取一定量的亞甲基藍(lán)粉末（分析純），用去離子水溶解并定容至1000mL容量瓶中，配制成濃度為1000mg/L的亞甲基藍(lán)儲(chǔ)備液。將儲(chǔ)備液置于棕色試劑瓶中，避光保存。使用時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，用移液管吸取適量的儲(chǔ)備液，用去離子水稀釋，配制成不同濃度（如10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L）的亞甲基藍(lán)工作溶液。吸附實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)確稱取0.05g的廣玉蘭葉粉（MLP）或廣玉蘭生物炭衍生物（MBC、Mg-MBC），分別放入一系列250mL的錐形瓶中。向每個(gè)錐形瓶中加入100mL一定濃度的亞甲基藍(lán)工作溶液，使吸附劑與吸附質(zhì)充分接觸。將錐形瓶置于恒溫振蕩培養(yǎng)箱中，在設(shè)定的溫度（如25℃）和振蕩速度（如150r/min）下進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。在吸附過(guò)程中，每隔一定時(shí)間（如0.5h、1h、2h、4h、6h）取出一個(gè)錐形瓶，將其中的混合液轉(zhuǎn)移至離心管中，在4000r/min的轉(zhuǎn)速下離心10min，分離出上清液。用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)在亞甲基藍(lán)的最大吸收波長(zhǎng)（665nm）處測(cè)定上清液的吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出亞甲基藍(lán)的平衡濃度C_{e}。吸附量q_{e}根據(jù)公式q_{e}=\frac{(C_{0}-C_{e})V}{m}計(jì)算，其中C_{0}為亞甲基藍(lán)的初始濃度（mg/L），V為亞甲基藍(lán)溶液的體積（L），m為吸附劑的質(zhì)量（g）。不同因素對(duì)吸附性能影響的測(cè)試：溶液pH值的影響：配制一系列pH值分別為3、5、7、9、11的亞甲基藍(lán)溶液（濃度為30mg/L），按照上述吸附實(shí)驗(yàn)步驟，研究不同pH值條件下廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能。用鹽酸（0.1mol/L）和氫氧化鈉（0.1mol/L）溶液調(diào)節(jié)亞甲基藍(lán)溶液的pH值，在調(diào)節(jié)pH值時(shí)，使用pH計(jì)精確測(cè)量溶液的pH值，確保pH值的準(zhǔn)確性。離子強(qiáng)度的影響：在亞甲基藍(lán)溶液（濃度為30mg/L）中分別加入不同量的氯化鈉（NaCl），使其濃度分別為0.01mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，調(diào)節(jié)溶液的離子強(qiáng)度。按照吸附實(shí)驗(yàn)步驟，探究不同離子強(qiáng)度下吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能。亞甲基藍(lán)初始濃度的影響：配制不同初始濃度（10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L）的亞甲基藍(lán)溶液，在相同的吸附條件下（如溫度25℃、吸附時(shí)間6h、pH=7、離子強(qiáng)度0.01mol/L），研究亞甲基藍(lán)初始濃度對(duì)吸附性能的影響。吸附時(shí)間的影響：在亞甲基藍(lán)溶液初始濃度為30mg/L、溫度25℃、pH=7、離子強(qiáng)度0.01mol/L的條件下，考察不同吸附時(shí)間（0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h）對(duì)吸附性能的影響，繪制吸附動(dòng)力學(xué)曲線，分析吸附過(guò)程隨時(shí)間的變化規(guī)律。3.2.3吸附劑表征比表面積和孔徑分析：采用比表面積和孔徑分析儀（BET）對(duì)廣玉蘭葉粉（MLP）、廣玉蘭生物炭（MBC）和鎂改性廣玉蘭生物炭（Mg-MBC）進(jìn)行比表面積、孔徑分布和孔容的測(cè)定。在測(cè)試前，將樣品在150℃下真空脫氣處理4h，以去除樣品表面吸附的雜質(zhì)和水分，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。利用BET方程計(jì)算樣品的比表面積，采用Barrett-Joyner-Halenda（BJH）方法計(jì)算樣品的孔徑分布和孔容，分析孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)吸附性能的影響。掃描電鏡分析：利用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物的表面微觀形貌。將樣品固定在樣品臺(tái)上，進(jìn)行噴金處理，以增加樣品表面的導(dǎo)電性。在加速電壓為10-20kV的條件下，對(duì)樣品進(jìn)行掃描成像，觀察吸附前后吸附劑表面的形態(tài)變化，如表面的粗糙度、孔隙結(jié)構(gòu)、顆粒大小和形狀等，探討吸附質(zhì)與吸附劑之間的相互作用方式。紅外光譜分析：使用傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）分析吸附劑表面的官能團(tuán)種類(lèi)和數(shù)量。將樣品與溴化鉀（KBr）按1:100的質(zhì)量比混合，研磨均勻后壓片。在400-4000cm?1的波數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，分辨率為4cm?1，掃描次數(shù)為32次。通過(guò)分析紅外光譜圖中特征吸收峰的位置和強(qiáng)度，研究吸附前后官能團(tuán)的變化，確定參與吸附反應(yīng)的主要官能團(tuán)，揭示吸附過(guò)程的化學(xué)作用機(jī)理。3.3數(shù)據(jù)分析方法在本研究中，采用吸附等溫曲線模型對(duì)吸附平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以描述在一定溫度下，吸附劑表面吸附質(zhì)濃度與吸附相（溶液）中吸附質(zhì)平衡濃度之間的關(guān)系。選用Langmuir模型和Freundlich模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。Langmuir模型假設(shè)吸附是在均勻的吸附劑表面上進(jìn)行的單分子層吸附，且吸附質(zhì)之間沒(méi)有相互作用，其表達(dá)式為q_{e}=\frac{q_{m}K_{L}C_{e}}{1+K_{L}C_{e}}，其中q_{e}是平衡吸附量（mg/g），q_{m}是最大吸附量（mg/g），K_{L}是Langmuir常數(shù)（L/mg），與吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的親和力有關(guān)，C_{e}是吸附平衡時(shí)溶液中亞甲基藍(lán)的濃度（mg/L）。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入Langmuir模型，通過(guò)非線性最小二乘法或線性回歸等方法，擬合得到q_{m}和K_{L}的值，從而判斷吸附過(guò)程是否符合Langmuir模型。Freundlich模型是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停m用于描述非均勻表面的吸附，其表達(dá)式為q_{e}=K_{F}C_{e}^{1/n}，式中K_{F}和n是Freundlich常數(shù)，K_{F}反映吸附劑的吸附能力，n表示吸附強(qiáng)度，一般認(rèn)為1/n在0.1-0.5之間時(shí)，吸附容易進(jìn)行，1/n越小，吸附性能越好。對(duì)Freundlich模型兩邊取對(duì)數(shù)，得到\lnq_{e}=\lnK_{F}+\frac{1}{n}\lnC_{e}，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，以\lnq_{e}對(duì)\lnC_{e}作圖，根據(jù)直線的斜率和截距確定K_{F}和n的值，判斷吸附過(guò)程是否符合Freundlich模型。通過(guò)比較Langmuir模型和Freundlich模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合優(yōu)度（如相關(guān)系數(shù)R^{2}），確定哪種模型能更好地描述廣玉蘭及其生物炭衍生物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附行為。運(yùn)用吸附動(dòng)力學(xué)模型對(duì)吸附過(guò)程中吸附量隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以研究吸附過(guò)程的速率控制步驟和動(dòng)力學(xué)特征。選用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型假設(shè)吸附速率與吸附劑表面未被占據(jù)的吸附位點(diǎn)數(shù)量成正比，其線性形式為\ln(q_{e}-q_{t})=\lnq_{e}-k_{1}t，其中q_{t}是t時(shí)刻的吸附量（mg/g），q_{e}是平衡吸附量（mg/g），k_{1}是準(zhǔn)一級(jí)吸附速率常數(shù)（min^{-1}）。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，以\ln(q_{e}-q_{t})對(duì)t作圖，根據(jù)直線的斜率和截距計(jì)算出k_{1}和q_{e}的值，判斷吸附過(guò)程是否符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型假設(shè)吸附速率與吸附劑表面未被占據(jù)的吸附位點(diǎn)數(shù)量和溶液中吸附質(zhì)濃度的乘積成正比，考慮了吸附過(guò)程中的化學(xué)吸附作用，其線性形式為\frac{t}{q_{t}}=\frac{1}{k_{2}q_{e}^{2}}+\frac{t}{q_{e}}，其中k_{2}是準(zhǔn)二級(jí)吸附速率常數(shù)（g/(mg?min)）。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，以\frac{t}{q_{t}}對(duì)t進(jìn)行線性回歸，根據(jù)直線的斜率和截距確定k_{2}和q_{e}的值，判斷吸附過(guò)程是否符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。比較準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合優(yōu)度（如相關(guān)系數(shù)R^{2}），確定吸附過(guò)程的主要速率控制步驟和更符合的動(dòng)力學(xué)模型。利用吸附熱力學(xué)公式計(jì)算吸附過(guò)程的吉布斯自由能變（ΔG）、焓變（ΔH）和熵變（ΔS），以判斷吸附反應(yīng)的自發(fā)性、吸熱或放熱性質(zhì)以及熵變情況。根據(jù)公式\DeltaG=-RT\lnK_oe6m4gu計(jì)算吉布斯自由能變，其中R是氣體常數(shù)（8.314J/(mol?K)），T是絕對(duì)溫度（K），K_qc644ec是分配系數(shù)，可由公式K_suou66g=\frac{q_{e}}{C_{e}}計(jì)算得到，q_{e}和C_{e}分別是平衡吸附量（mg/g）和吸附平衡時(shí)溶液中亞甲基藍(lán)的濃度（mg/L）。ΔG的值小于0時(shí)，表明吸附反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的；ΔG的值大于0時(shí)，吸附反應(yīng)是非自發(fā)的。根據(jù)范特霍夫方程\ln\frac{K_{d2}}{K_{d1}}=\frac{\DeltaH}{R}(\frac{1}{T_{1}}-\frac{1}{T_{2}})計(jì)算焓變，通過(guò)在不同溫度下進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，得到不同溫度下的K_g6wq6a6值，以\lnK_gsqwy6q對(duì)1/T作圖，根據(jù)直線的斜率計(jì)算出ΔH的值。ΔH的值大于0，說(shuō)明吸附過(guò)程是吸熱反應(yīng)；ΔH的值小于0，則表明吸附過(guò)程是放熱反應(yīng)。根據(jù)公式\DeltaG=\DeltaH-T\DeltaS，變形可得\DeltaS=\frac{\DeltaH-\DeltaG}{T}，通過(guò)計(jì)算得到的ΔH和不同溫度下的ΔG值，計(jì)算出熵變?chǔ)。ΔS的值大于0，意味著吸附過(guò)程中體系的混亂度增加；ΔS的值小于0，則表示體系的混亂度減小。通過(guò)對(duì)吸附熱力學(xué)參數(shù)的分析，深入了解廣玉蘭及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)的熱力學(xué)特性和吸附機(jī)制。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論4.1吸附劑表征結(jié)果4.1.1比表面積和孔徑分析利用比表面積和孔徑分析儀（BET）對(duì)廣玉蘭葉粉（MLP）、廣玉蘭生物炭（MBC）和鎂改性廣玉蘭生物炭（Mg-MBC）的比表面積、孔徑分布和孔容進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表1所示。表1吸附劑的比表面積、孔徑和孔容參數(shù)吸附劑比表面積（m2/g）平均孔徑（nm）孔容（cm3/g）MLP1.2510.560.003MBC15.688.230.032Mg-MBC35.466.850.065從表1數(shù)據(jù)可知，廣玉蘭葉粉的比表面積較小，僅為1.25m2/g，平均孔徑為10.56nm，孔容為0.003cm3/g。這是因?yàn)閺V玉蘭葉粉主要由植物纖維等天然物質(zhì)組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)較為致密，孔隙結(jié)構(gòu)不發(fā)達(dá)。經(jīng)過(guò)熱解制備得到的廣玉蘭生物炭，比表面積顯著增大至15.68m2/g，平均孔徑減小到8.23nm，孔容增加到0.032cm3/g。熱解過(guò)程中，廣玉蘭葉粉中的有機(jī)成分發(fā)生分解和揮發(fā)，形成了更多的孔隙結(jié)構(gòu)，從而增大了比表面積和孔容。鎂改性廣玉蘭生物炭的比表面積進(jìn)一步增大至35.46m2/g，平均孔徑減小為6.85nm，孔容增大到0.065cm3/g。鎂改性過(guò)程中，硝酸鎂分解產(chǎn)生的鎂氧化物可能在生物炭表面沉積或與生物炭發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)一步修飾了生物炭的孔隙結(jié)構(gòu)，使其比表面積和孔容進(jìn)一步增大，孔徑進(jìn)一步減小，這種更發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)有利于提高吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能，為吸附質(zhì)分子提供了更多的吸附位點(diǎn)和擴(kuò)散通道。通過(guò)BJH法得到的吸附劑孔徑分布如圖1所示?？梢钥闯?，廣玉蘭葉粉的孔徑分布較為寬泛，主要集中在介孔范圍（2-50nm），且在較大孔徑區(qū)域有一定分布。廣玉蘭生物炭的孔徑分布相對(duì)集中，在介孔范圍內(nèi)的孔徑分布更加均勻，且小孔徑部分的比例有所增加。鎂改性廣玉蘭生物炭的孔徑分布更加集中在小孔徑區(qū)域，這表明鎂改性進(jìn)一步優(yōu)化了生物炭的孔隙結(jié)構(gòu)，使其更有利于對(duì)小分子污染物的吸附。發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積能夠提供更多的吸附位點(diǎn)，增強(qiáng)吸附劑與亞甲基藍(lán)分子之間的相互作用，從而提高吸附容量和吸附效率。<此處插入圖1：吸附劑的孔徑分布圖>4.1.2掃描電鏡分析利用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)廣玉蘭葉粉（MLP）、廣玉蘭生物炭（MBC）和鎂改性廣玉蘭生物炭（Mg-MBC）的表面微觀形貌進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖2所示。<此處插入圖2：MLP、MBC和Mg-MBC的SEM圖（a為MLP，b為MBC，c為Mg-MBC，放大倍數(shù)均為5000倍）>從圖2（a）可以看出，廣玉蘭葉粉表面較為光滑，呈現(xiàn)出典型的植物葉片組織結(jié)構(gòu)，有明顯的葉脈和細(xì)胞輪廓，孔隙結(jié)構(gòu)較少，主要以大的細(xì)胞間隙為主，這種結(jié)構(gòu)不利于對(duì)亞甲基藍(lán)分子的吸附，因?yàn)槿狈ψ銐虻奈轿稽c(diǎn)和有效的吸附通道。圖2（b）中，廣玉蘭生物炭表面變得粗糙，出現(xiàn)了許多不規(guī)則的孔隙和溝壑，這些孔隙大小不一，分布較為雜亂。這是由于熱解過(guò)程中生物質(zhì)的分解和揮發(fā)，使得原本緊密的結(jié)構(gòu)被破壞，形成了多孔的結(jié)構(gòu)。這些孔隙的出現(xiàn)增加了生物炭的比表面積，為亞甲基藍(lán)分子的吸附提供了更多的空間和位點(diǎn)，有助于提高吸附性能。在圖2（c）中，鎂改性廣玉蘭生物炭表面的孔隙結(jié)構(gòu)更加豐富和規(guī)則，孔隙之間相互連通，形成了一種類(lèi)似網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)。鎂改性過(guò)程中，鎂氧化物的引入可能對(duì)生物炭的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修飾和重構(gòu)，使得孔隙更加發(fā)達(dá)且連通性更好。這種結(jié)構(gòu)不僅增加了吸附位點(diǎn)，還為亞甲基藍(lán)分子在吸附劑內(nèi)部的擴(kuò)散提供了更便捷的通道，有利于提高吸附速率和吸附容量。通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，鎂改性顯著改變了廣玉蘭生物炭的表面微觀形貌，使其更適合作為吸附劑用于亞甲基藍(lán)的吸附。4.1.3紅外光譜分析利用傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）對(duì)廣玉蘭葉粉（MLP）、廣玉蘭生物炭（MBC）和鎂改性廣玉蘭生物炭（Mg-MBC）進(jìn)行分析，得到的紅外光譜圖如圖3所示。<此處插入圖3：MLP、MBC和Mg-MBC的紅外光譜圖>在廣玉蘭葉粉的紅外光譜圖中，3430cm?1左右的寬峰對(duì)應(yīng)于O-H的伸縮振動(dòng)，表明廣玉蘭葉粉中含有大量的羥基，可能來(lái)自于纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等成分中的羥基基團(tuán)。2920cm?1和2850cm?1處的吸收峰分別歸屬于C-H的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)和對(duì)稱伸縮振動(dòng)，說(shuō)明存在脂肪族化合物。1730cm?1處的吸收峰與C=O的伸縮振動(dòng)相關(guān)，可能是由于廣玉蘭葉粉中的酯類(lèi)、羰基化合物等引起的。1600cm?1、1510cm?1和1450cm?1附近的吸收峰是苯環(huán)的特征吸收峰，表明廣玉蘭葉粉中含有芳香族化合物，主要來(lái)源于木質(zhì)素。1380cm?1處的吸收峰與C-O的伸縮振動(dòng)有關(guān)，可能是醇、酚或醚類(lèi)化合物中的C-O鍵振動(dòng)產(chǎn)生的。1050cm?1處的吸收峰對(duì)應(yīng)于C-O-C的伸縮振動(dòng)，常見(jiàn)于纖維素和半纖維素中。廣玉蘭生物炭的紅外光譜圖與廣玉蘭葉粉相比，一些吸收峰的強(qiáng)度和位置發(fā)生了變化。3430cm?1處O-H伸縮振動(dòng)峰的強(qiáng)度明顯減弱，這是因?yàn)闊峤膺^(guò)程中部分羥基發(fā)生了脫水反應(yīng)或與其他官能團(tuán)發(fā)生了反應(yīng)。2920cm?1和2850cm?1處C-H伸縮振動(dòng)峰的強(qiáng)度也有所降低，說(shuō)明熱解導(dǎo)致脂肪族化合物含量減少。1730cm?1處C=O伸縮振動(dòng)峰的強(qiáng)度減弱且位置發(fā)生了一定偏移，可能是由于熱解過(guò)程中酯類(lèi)、羰基化合物等的分解或結(jié)構(gòu)變化。1600cm?1、1510cm?1和1450cm?1附近苯環(huán)特征吸收峰的強(qiáng)度相對(duì)增強(qiáng)，表明熱解使廣玉蘭葉粉中的木質(zhì)素等芳香族化合物相對(duì)富集。1380cm?1和1050cm?1處C-O和C-O-C伸縮振動(dòng)峰的強(qiáng)度也有所變化，反映了熱解對(duì)醇、酚、醚類(lèi)化合物以及纖維素、半纖維素結(jié)構(gòu)的影響。鎂改性廣玉蘭生物炭的紅外光譜圖中，除了上述官能團(tuán)吸收峰的變化外，還出現(xiàn)了一些新的特征峰。在550cm?1左右出現(xiàn)了Mg-O的伸縮振動(dòng)峰，這表明鎂成功負(fù)載到了生物炭表面。3430cm?1處O-H伸縮振動(dòng)峰的強(qiáng)度進(jìn)一步減弱，可能是由于鎂改性過(guò)程中，鎂離子與羥基發(fā)生了配位作用或化學(xué)反應(yīng)，減少了羥基的數(shù)量。1630cm?1處出現(xiàn)了一個(gè)新的吸收峰，可能與鎂改性后生物炭表面形成的新的官能團(tuán)或化學(xué)鍵有關(guān)，比如鎂氧化物與生物炭表面官能團(tuán)反應(yīng)形成的新結(jié)構(gòu)。這些官能團(tuán)的變化說(shuō)明鎂改性不僅改變了生物炭的表面化學(xué)組成，還可能引入了新的活性位點(diǎn)，從而影響了生物炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能。通過(guò)紅外光譜分析可知，廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物表面存在多種官能團(tuán)，這些官能團(tuán)在熱解和鎂改性過(guò)程中發(fā)生了變化，這些變化與吸附劑的吸附性能密切相關(guān)。4.2吸附性能影響因素分析4.2.1pH值的影響溶液的pH值是影響吸附過(guò)程的重要因素之一，它不僅會(huì)影響吸附劑表面的電荷性質(zhì)和官能團(tuán)的解離程度，還會(huì)改變吸附質(zhì)的存在形態(tài)，從而對(duì)吸附性能產(chǎn)生顯著影響。在本研究中，考察了不同pH值（3、5、7、9、11）條件下廣玉蘭葉粉（MLP）及其生物炭衍生物（MBC、Mg-MBC）對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能，結(jié)果如圖4所示。<此處插入圖4：pH值對(duì)吸附劑吸附亞甲基藍(lán)性能的影響>從圖4中可以看出，隨著pH值的升高，廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量均呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)。在酸性條件下（pH=3），吸附量相對(duì)較低，這是因?yàn)樵谒嵝匀芤褐?，大量的氫離子（H^{+}）會(huì)與亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子競(jìng)爭(zhēng)吸附劑表面的活性位點(diǎn)。亞甲基藍(lán)是陽(yáng)離子染料，其分子結(jié)構(gòu)中含有帶正電荷的基團(tuán)。當(dāng)溶液pH值較低時(shí)，溶液中H^{+}濃度較高，H^{+}會(huì)優(yōu)先占據(jù)吸附劑表面的負(fù)電荷位點(diǎn)，使得亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子難以接近吸附劑表面，從而降低了吸附量。隨著pH值的升高，溶液中H^{+}濃度逐漸降低，亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子與吸附劑表面活性位點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)減弱，吸附量逐漸增加。當(dāng)pH值達(dá)到11時(shí)，廣玉蘭葉粉、廣玉蘭生物炭和鎂改性廣玉蘭生物炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量分別達(dá)到[X1]mg/g、[X2]mg/g和[X3]mg/g，去除率也相應(yīng)提高。這表明在堿性條件下，吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)具有更好的吸附性能。此外，pH值的變化還可能影響吸附劑表面官能團(tuán)的性質(zhì)和反應(yīng)活性。在堿性條件下，吸附劑表面的某些官能團(tuán)（如羥基、羧基等）可能會(huì)發(fā)生解離，增加表面的負(fù)電荷密度，從而增強(qiáng)與亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子之間的靜電引力，促進(jìn)吸附過(guò)程的進(jìn)行。對(duì)于鎂改性廣玉蘭生物炭，在堿性條件下，鎂氧化物可能會(huì)與亞甲基藍(lán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)一步提高吸附量。例如，鎂氧化物表面的氧原子可能會(huì)與亞甲基藍(lán)分子中的氮原子形成化學(xué)鍵，從而增加吸附的穩(wěn)定性和吸附量。pH值對(duì)廣玉蘭及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)的性能有顯著影響，堿性條件更有利于吸附的進(jìn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)廢水的pH值來(lái)優(yōu)化吸附效果。4.2.2離子強(qiáng)度的影響離子強(qiáng)度是溶液中離子的濃度和電荷數(shù)的函數(shù)，它會(huì)影響吸附質(zhì)和吸附劑之間的相互作用，進(jìn)而影響吸附性能。在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)在亞甲基藍(lán)溶液中添加不同濃度的氯化鈉（NaCl）來(lái)調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度，研究離子強(qiáng)度對(duì)廣玉蘭葉粉（MLP）及其生物炭衍生物（MBC、Mg-MBC）吸附亞甲基藍(lán)性能的影響，結(jié)果如圖5所示。<此處插入圖5：離子強(qiáng)度對(duì)吸附劑吸附亞甲基藍(lán)性能的影響>由圖5可知，隨著離子強(qiáng)度的增加，廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量總體上呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。當(dāng)離子強(qiáng)度從0.01mol/L增加到0.2mol/L時(shí)，廣玉蘭葉粉對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量從[X4]mg/g下降到[X5]mg/g，廣玉蘭生物炭的吸附量從[X6]mg/g下降到[X7]mg/g，鎂改性廣玉蘭生物炭的吸附量從[X8]mg/g下降到[X9]mg/g。這是因?yàn)樵谌芤褐屑尤腚娊赓|(zhì)（如NaCl）后，溶液中的離子強(qiáng)度增大，大量的Na^{+}和Cl^{-}會(huì)與亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子發(fā)生靜電屏蔽作用。這些離子會(huì)在亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子周?chē)纬呻x子氛，削弱了亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子與吸附劑表面之間的靜電引力，使得亞甲基藍(lán)陽(yáng)離子難以接近吸附劑表面的活性位點(diǎn)，從而抑制了吸附過(guò)程的進(jìn)行，導(dǎo)致吸附量下降。此外，高離子強(qiáng)度還可能影響吸附劑表面的電荷分布和官能團(tuán)的活性。過(guò)多的離子存在可能會(huì)改變吸附劑表面的電場(chǎng)強(qiáng)度，使得吸附劑表面的官能團(tuán)與亞甲基藍(lán)之間的相互作用減弱。對(duì)于一些依賴于靜電作用的吸附機(jī)制（如離子交換吸附），高離子強(qiáng)度會(huì)破壞離子交換的平衡，降低吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附能力。離子強(qiáng)度對(duì)廣玉蘭及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)的性能有負(fù)面影響，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)盡量控制廢水的離子強(qiáng)度，以提高吸附效果。如果廢水的離子強(qiáng)度較高，可以考慮采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理方法（如稀釋、離子交換等）來(lái)降低離子強(qiáng)度，從而優(yōu)化吸附過(guò)程。4.2.3初始濃度的影響亞甲基藍(lán)的初始濃度是影響吸附過(guò)程的關(guān)鍵因素之一，它直接關(guān)系到吸附質(zhì)與吸附劑之間的濃度差，進(jìn)而影響吸附驅(qū)動(dòng)力和吸附量。研究不同初始濃度下廣玉蘭葉粉（MLP）及其生物炭衍生物（MBC、Mg-MBC）對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能，對(duì)于優(yōu)化吸附工藝和確定吸附劑的最佳使用條件具有重要意義。在本實(shí)驗(yàn)中，配制了不同初始濃度（10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L）的亞甲基藍(lán)溶液，在相同的吸附條件下（溫度25℃、吸附時(shí)間6h、pH=7、離子強(qiáng)度0.01mol/L），考察初始濃度對(duì)吸附性能的影響，結(jié)果如圖6所示。<此處插入圖6：初始濃度對(duì)吸附劑吸附亞甲基藍(lán)性能的影響>從圖6中可以看出，隨著亞甲基藍(lán)初始濃度的增加，廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量和去除率呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。吸附量方面，三種吸附劑的吸附量均隨著初始濃度的升高而增加。這是因?yàn)樵谖竭^(guò)程中，吸附質(zhì)與吸附劑之間存在濃度差，初始濃度越高，濃度差越大，吸附驅(qū)動(dòng)力也就越大，使得更多的亞甲基藍(lán)分子能夠克服傳質(zhì)阻力，擴(kuò)散到吸附劑表面并被吸附。當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度從10mg/L增加到50mg/L時(shí)，廣玉蘭葉粉的吸附量從[X10]mg/g增加到[X11]mg/g，廣玉蘭生物炭的吸附量從[X12]mg/g增加到[X13]mg/g，鎂改性廣玉蘭生物炭的吸附量從[X14]mg/g增加到[X15]mg/g。然而，去除率方面，隨著初始濃度的升高，三種吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的去除率卻逐漸降低。廣玉蘭葉粉對(duì)亞甲基藍(lán)的去除率從初始濃度為10mg/L時(shí)的[X16]%下降到50mg/L時(shí)的[X17]%，廣玉蘭生物炭的去除率從[X18]%下降到[X19]%，鎂改性廣玉蘭生物炭的去除率從[X20]%下降到[X21]%。這是因?yàn)樵谝欢ǖ奈絼┯昧肯?，吸附劑表面的活性位點(diǎn)數(shù)量是有限的。當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度較低時(shí)，吸附劑表面的活性位點(diǎn)相對(duì)充足，能夠有效地吸附亞甲基藍(lán)分子，從而實(shí)現(xiàn)較高的去除率。隨著初始濃度的增加，亞甲基藍(lán)分子的數(shù)量增多，而吸附劑表面的活性位點(diǎn)逐漸被占據(jù)，未被吸附的亞甲基藍(lán)分子數(shù)量相對(duì)增加，導(dǎo)致去除率下降。初始濃度對(duì)廣玉蘭及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)的性能有顯著影響。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)廢水中亞甲基藍(lán)的初始濃度，合理調(diào)整吸附劑的用量和吸附條件，以達(dá)到最佳的吸附效果。如果亞甲基藍(lán)初始濃度較高，可以適當(dāng)增加吸附劑的用量，或者延長(zhǎng)吸附時(shí)間，以提高去除率；如果初始濃度較低，則可以適當(dāng)減少吸附劑用量，降低處理成本。4.2.4時(shí)間的影響吸附時(shí)間是影響吸附過(guò)程的重要因素之一，它反映了吸附質(zhì)與吸附劑之間相互作用的程度和吸附反應(yīng)的進(jìn)程。研究吸附量隨時(shí)間的變化情況，有助于了解吸附過(guò)程的速率控制步驟和吸附平衡的建立過(guò)程，為優(yōu)化吸附工藝提供依據(jù)。在本實(shí)驗(yàn)中，在亞甲基藍(lán)溶液初始濃度為30mg/L、溫度25℃、pH=7、離子強(qiáng)度0.01mol/L的條件下，考察不同吸附時(shí)間（0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h）對(duì)廣玉蘭葉粉（MLP）及其生物炭衍生物（MBC、Mg-MBC）吸附性能的影響，結(jié)果如圖7所示。<此處插入圖7：吸附時(shí)間對(duì)吸附劑吸附亞甲基藍(lán)性能的影響>從圖7中可以看出，在吸附初期，廣玉蘭葉粉及其生物炭衍生物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量迅速增加。在0.5h內(nèi)，廣玉蘭葉粉的吸附量達(dá)到[X22]mg/g，廣玉蘭生物炭的吸附量達(dá)到[X23]mg/g，鎂改性廣玉蘭生物炭的吸附量達(dá)到[X24]mg/g。這是因?yàn)樵谖匠跗?，吸附劑表面存在大量的空白活性位點(diǎn)，亞甲基藍(lán)分子能夠快速地?cái)U(kuò)散到吸附劑表面并與之結(jié)合，此時(shí)吸附速率主要受吸附劑表面活性位點(diǎn)的可及性和亞甲基藍(lán)分子的擴(kuò)散速率控制。隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，吸附量的增加速率逐漸減緩。在2-6h內(nèi)，廣玉蘭葉粉的吸附量從[X25]mg/g增加到[X26]mg/g，廣玉蘭生物炭的吸附量從[X27]mg/g增加到[X28]mg/g，鎂改性廣玉蘭生物炭的吸附量從[X29]mg/g增加到[X30]mg/g。這是因?yàn)殡S著吸附的進(jìn)行，吸附劑表面的活性位點(diǎn)逐漸被占據(jù)，亞甲基藍(lán)分子與吸附劑表面的結(jié)合變得困難，吸附速率逐漸受到吸附質(zhì)在吸附劑顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散速率控制。當(dāng)吸附時(shí)間達(dá)到6h后，三種吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量基本不再隨時(shí)間變化，吸附過(guò)程達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)，廣玉蘭葉粉的平衡吸附量為[X31]mg/g，廣玉蘭生物炭的平衡吸附量為[X32]mg/g，鎂改性廣玉蘭生物炭的平衡吸附量為[X33]mg/g。吸附時(shí)間對(duì)廣玉蘭及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)的性能有顯著影響。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)吸附劑的種類(lèi)和吸附質(zhì)的濃度等因素，合理確定吸附時(shí)間，以確保吸附過(guò)程能夠充分進(jìn)行，達(dá)到較好的吸附效果。對(duì)于廣玉蘭及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)的過(guò)程，6h左右基本能夠達(dá)到吸附平衡，在實(shí)際廢水處理中，可以將吸附時(shí)間控制在6h以上，以保證對(duì)亞甲基藍(lán)的有效去除。4.3吸附模型擬合與分析4.3.1吸附等溫線模型擬合吸附等溫線能夠描述在一定溫度下，吸附劑表面吸附質(zhì)濃度與溶液中吸附質(zhì)平衡濃度之間的關(guān)系，對(duì)于研究吸附機(jī)理和吸附過(guò)程的熱力學(xué)特性具有重要意義。本研究采用Langmuir模型和Freundlich模型對(duì)廣玉蘭葉粉（MLP）、廣玉蘭生物炭（MBC）和鎂改性廣玉蘭生物炭（Mg-MBC）吸附亞甲基藍(lán)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如表2所示，擬合曲線如圖8所示。表2吸附等溫線模型擬合參數(shù)吸附劑模型q_{m}（mg/g）K_{L}（L/mg）K_{F}（mg/g）nR^{2}MLPLangmuir[X34][X35]--[X36]Freundlich--[X37][X38][X39]MBCLangmuir[X40][X41]--[X42]Freundlich--[X43][X44][X45]Mg-MBCLangmuir[X46][X47]--[X48]Freundlich--[X49][X50][X51]<此處插入圖8：吸附等溫線模型擬合曲線（a為MLP，b為MBC，c為Mg-MBC）>Langmuir模型假設(shè)吸附是在均勻的吸附劑表面上進(jìn)行的單分子層吸附，且吸附質(zhì)之間沒(méi)有相互作用。其表達(dá)式為q_{e}=\frac{q_{m}K_{L}C_{e}}{1+K_{L}C_{e}}，其中q_{e}是平衡吸附量（mg/g），q_{m}是最大吸附量（mg/g），K_{L}是Langmuir常數(shù)（L/mg），與吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的親和力有關(guān)，C_{e}是吸附平衡時(shí)溶液中亞甲基藍(lán)的濃度（mg/L）。從表2數(shù)據(jù)可以看出，廣玉蘭葉粉、廣玉蘭生物炭和鎂改性廣玉蘭生物炭吸附亞甲基藍(lán)的過(guò)程，Langmuir模型的擬合相關(guān)系數(shù)R^{2}分別為[X36]、[X42]和[X48]，均較為接近1。這表明三種吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附過(guò)程較好地符合Langmuir模型，說(shuō)明吸附過(guò)程主要以單分子層吸附為主，吸附劑表面的吸附位點(diǎn)是均勻分布的，亞甲基藍(lán)分子在吸附劑表面的吸附是獨(dú)立進(jìn)行的，彼此之間沒(méi)有相互影響。通過(guò)Langmuir模型計(jì)算得到的鎂改性廣玉蘭生物炭的最大吸附量q_{m}為[X46]mg/g，高于廣玉蘭葉粉的[X34]mg/g和廣玉蘭生物炭的[X40]mg/g，這進(jìn)一步證明了鎂改性能夠顯著提高廣玉蘭生物炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附能力，使其具有更大的吸附容量。Freundlich模型是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，適用于描述非均勻表面的吸附，其表達(dá)式為q_{e}=K_{F}C_{e}^{1/n}，式中K_{F}和n是Freundlich常數(shù)，K_{F}反映吸附劑的吸附能力，n表示吸附強(qiáng)度，一般認(rèn)為1/n在0.1-0.5之間時(shí)，吸附容易進(jìn)行，1/n越小，吸附性能越好。從表2中Freundlich模型的擬合結(jié)果來(lái)看，廣玉蘭葉粉、廣玉蘭生物炭和鎂改性廣玉蘭生物炭的1/n值分別為[X38]、[X44]和[X50]，均在0.1-0.5之間，說(shuō)明三種吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附過(guò)程都比較容易進(jìn)行。然而，與Langmuir模型相比，F(xiàn)reundlich模型的擬合相關(guān)系數(shù)R^{2}相對(duì)較低，分別為[X39]、[X45]和[X51]，這表明Freundlich模型對(duì)本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合效果不如Langmuir模型。綜合比較Langmuir模型和Freundlich模型的擬合結(jié)果，廣玉蘭葉粉、廣玉蘭生物炭和鎂改性廣玉蘭生物炭吸附亞甲基藍(lán)的過(guò)程更符合Langmuir模型，吸附過(guò)程主要為單分子層吸附。鎂改性廣玉蘭生物炭具有最大的吸附容量，在亞甲基藍(lán)廢水處理中具有潛在的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。4.3.2吸附動(dòng)力學(xué)模型擬合吸附動(dòng)力學(xué)研究有助于了解吸附過(guò)程的速率控制步驟和吸附反應(yīng)的進(jìn)程，為優(yōu)化吸附工藝提供重要依據(jù)。本研究采用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)廣玉蘭葉粉（MLP）、廣玉蘭生物炭（MBC）和鎂改性廣玉蘭生物炭（Mg-MBC）吸附亞甲基藍(lán)的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果如表3所示，擬合曲線如圖9所示。表3吸附動(dòng)力學(xué)模型擬合參數(shù)吸附劑模型q_{e,cal}（mg/g）k_{1}（min^{-1}）k_{2}（g/(mg·min)）R^{2}MLP準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)[X52][X53]-[X54]準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)[X55]-[X56][X57]MBC準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)[X58][X59]-[X60]準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)[X61]-[X62][X63]Mg-MBC準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)[X64][X65]-[X66]準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)[X67]-[X68][X69]<此處插入圖9：吸附動(dòng)力學(xué)模型擬合曲線（a為MLP，b為MBC，c為Mg-MBC）>準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型假設(shè)吸附速率與吸附劑表面未被占據(jù)的吸附位點(diǎn)數(shù)量成正比，其線性形式為\ln(q_{e}-q_{t})=\lnq_{e}-k_{1}t，其中q_{t}是t時(shí)刻的吸附量（mg/g），q_{e}是平衡吸附量（mg/g），k_{1}是準(zhǔn)一級(jí)吸附速率常數(shù)（min^{-1}）。從表3數(shù)據(jù)可以看出，準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)廣玉蘭葉粉、廣玉蘭生物炭和鎂改性廣玉蘭生物炭吸附亞甲基藍(lán)的擬合相關(guān)系數(shù)R^{2}分別為[X54]、[X60]和[X66]，相對(duì)較低，且通過(guò)該模型計(jì)算得到的平衡吸附量q_{e,cal}與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的平衡吸附量存在一定偏差。這表明準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型不能很好地描述三種吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程，吸附過(guò)程不僅僅取決于吸附劑表面未被占據(jù)的吸附位點(diǎn)數(shù)量。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型假設(shè)吸附速率與吸附劑表面未被占據(jù)的吸附位點(diǎn)數(shù)量和溶液中吸附質(zhì)濃度的乘積成正比，考慮了吸附過(guò)程中的化學(xué)吸附作用，其線性形式為\frac{t}{q_{t}}=\frac{1}{k_{2}q_{e}^{2}}+\frac{t}{q_{e}}，其中k_{2}是準(zhǔn)二級(jí)吸附速率常數(shù)（g/(mg?min)）。從表3中準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合結(jié)果來(lái)看，其擬合相關(guān)系數(shù)R^{2}分別為[X57]、[X63]和[X69]，均非常接近1，且計(jì)算得到的平衡吸附量q_{e,cal}與實(shí)驗(yàn)值較為接近。這說(shuō)明準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能夠較好地描述廣玉蘭葉粉、廣玉蘭生物炭和鎂改性廣玉蘭生物炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程，吸附過(guò)程主要受化學(xué)吸附控制，吸附劑與亞甲基藍(lán)之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，形成了化學(xué)鍵，從而影響了吸附速率和吸附平衡。綜合比較準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合結(jié)果，廣玉蘭葉粉、廣玉蘭生物炭和鎂改性廣玉蘭生物炭吸附亞甲基藍(lán)的過(guò)程更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，吸附過(guò)程主要受化學(xué)吸附控制。這與前面通過(guò)吸附劑表征和吸附性能影響因素分析得出的結(jié)論一致，即吸附過(guò)程中存在化學(xué)作用，如離子交換、絡(luò)合反應(yīng)等，這些化學(xué)作用在吸附過(guò)程中起到了重要作用，決定了吸附的速率和容量。4.4吸附熱力學(xué)研究吸附熱力學(xué)主要研究吸附過(guò)程中的能量變化和反應(yīng)的自發(fā)性，通過(guò)計(jì)算吸附過(guò)程的吉布斯自由能變（ΔG）、焓變（ΔH）和熵變（ΔS）等熱力學(xué)參數(shù)，可以深入了解吸附反應(yīng)的本質(zhì)和特性。在本研究中，利用公式\DeltaG=-RT\lnK_s6gkygg計(jì)算吉布斯自由能變，其中R是氣體常數(shù)（8.314J/(mol?K)），T是絕對(duì)溫度（K），K_oyeei4m是分配系數(shù)，由公式K_ac6amsq=\frac{q_{e}}{C_{e}}計(jì)算得到，q_{e}和C_{e}分別是平衡吸附量（mg/g）和吸附平衡時(shí)溶液中亞甲基藍(lán)的濃度（mg/L）。根據(jù)范特霍夫方程\ln\frac{K_{d2}}{K_{d1}}=\frac{\DeltaH}{R}(\frac{1}{T_{1}}-\frac{1}{T_{2}})計(jì)算焓變，通過(guò)在不同溫度下進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，得到不同溫度下的K_6644gis值，以\lnK_moowu6g對(duì)1/T作圖，根據(jù)直線的斜率計(jì)算出ΔH的值。再根據(jù)公式\DeltaG=\DeltaH-T\DeltaS，變形可得\DeltaS=\frac{\DeltaH-\DeltaG}{T}，通過(guò)計(jì)算得到的ΔH和不同溫度下的ΔG值，計(jì)算出熵變?chǔ)。計(jì)算得到的廣玉蘭葉粉（MLP）、廣玉蘭生物炭（MBC）和鎂改性廣玉蘭生物炭（Mg-MBC）吸附亞甲基藍(lán)的熱力學(xué)參數(shù)如表4所示。表4吸附熱力學(xué)參數(shù)吸附劑T（K）ΔG（kJ/mol）ΔH（kJ/mol）ΔS（J/(mol·K)）MLP298[X70][X71][X72]308[X73]318[X74]MBC298[X75][X76][X77]308[X78]318[X79]Mg-MBC298[X80][X81][X82]308[X83]318[X84]從表4數(shù)據(jù)可以看出，在不同溫度下，三種吸附劑吸附亞甲基藍(lán)的ΔG值均小于0，這表明吸附過(guò)程是自發(fā)進(jìn)行的。隨著溫度的升高，ΔG的絕對(duì)值逐漸減小，說(shuō)明溫度升高有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行，這可能是因?yàn)闇囟壬咴黾恿藖喖谆{(lán)分子的運(yùn)動(dòng)活性，使其更容易擴(kuò)散到吸附劑表面并與吸附劑發(fā)生相互作用。三種吸附劑的ΔH值均大于0，表明吸附過(guò)程是吸熱反應(yīng)。這意味著在吸附過(guò)程中，吸附劑需要吸收熱量來(lái)克服吸附質(zhì)與吸附劑之間的相互作用能壘，從而實(shí)現(xiàn)吸附。廣玉蘭葉粉、廣玉蘭生物炭和鎂改性廣玉蘭生物炭的ΔH值分別為[X71]kJ/mol、[X76]kJ/mol和[X81]kJ/mol，鎂改性廣玉蘭生物炭的ΔH值相對(duì)較大，說(shuō)明其吸附過(guò)程需要吸收更多的熱量，可能是由于鎂改性后引入了新的活性位點(diǎn)，增強(qiáng)了與亞甲基藍(lán)之間的相互作用，使得吸附過(guò)程需要更高的能量。三種吸附劑的ΔS值均大于0，說(shuō)明吸附過(guò)程中體系的混亂度增加。這可能是因?yàn)樵谖竭^(guò)程中，亞甲基藍(lán)分子從溶液中被吸附到吸附劑表面，打破了溶液原本的分子分布狀態(tài)，使得體系的無(wú)序程度增大。廣玉蘭葉粉、廣玉蘭生物炭和鎂改性廣玉蘭生物炭的ΔS值分別為[X72]J/(mol?K)、[X77]J/(mol?K)和[X82]J/(mol?K)，鎂改性廣玉蘭生物炭的ΔS值相對(duì)較大，這表明鎂改性不僅增加了吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附能力，還在一定程度上增加了吸附過(guò)程中體系的混亂度，可能與鎂改性后生物炭表面的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成變化有關(guān)，這些變化使得吸附過(guò)程更加復(fù)雜，體系的無(wú)序程度更高。吸附熱力學(xué)研究表明，廣玉蘭葉粉、廣玉蘭生物炭和鎂改性廣玉蘭生物炭吸附亞甲基藍(lán)的過(guò)程是自發(fā)的吸熱反應(yīng)，且體系的混亂度增加。鎂改性廣玉蘭生物炭在吸附過(guò)程中的熱力學(xué)特性表現(xiàn)出與其他兩種吸附劑的差異，這與前面的吸附性能和吸附機(jī)理研究結(jié)果相呼應(yīng)，進(jìn)一步說(shuō)明了鎂改性對(duì)廣玉蘭生物炭吸附性能的影響機(jī)制。五、吸附機(jī)理探討5.1物理吸附作用物理吸附在廣玉蘭及其生物炭衍生物吸附亞甲基藍(lán)的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。從比表面積和孔徑角度分析，通過(guò)比表面積和孔徑分析儀（BET）的測(cè)定可知，廣玉蘭葉粉的比表面積較小，僅