茶厂废料作为低成本可持续镉(II)吸附剂的效能研究：吸附等温线、动力学与热力学机制解析

本研究针对重金属废水处理难题，创新性地利用茶厂废料(TFW)开发Na2CO3处理(NTW)和HCl处理(HTW)两种改性吸附剂，通过SEM/FTIR/EDX表征证实其孔隙与官能团优化特性。实验显示NTW在pH7、2g/L剂量下对Cd(II)去除率达90.08%，符合Langmuir单层化学吸附模型，降低废水COD从138至74mg/L，成本仅7卢比/公斤，为农业废弃物资源化提供新范式。

　　

重金属污染尤其是镉(Cd(II))对水体的危害已成为全球性环境问题。这种具有生物累积性的有毒金属即使微量存在，也会通过食物链引发肾损伤、骨质疏松等疾病。传统处理方法如化学沉淀法成本高昂且易产生二次污染，而农业废弃物吸附剂因其可再生、低成本特性备受关注。印度主要产茶区特里普拉邦每年产生大量茶厂废料(TFW)，其纤维素和木质素结构蕴含巨大吸附潜力。

特里普拉理工学院土木工程系的Jibesh Datta和Subhrajyoti Deb团队在《Physics and Chemistry of the Earth》发表研究，系统评估了Na₂CO₃处理(NTW)与HCl处理(HTW)两种改性TFW对Cd(II)的吸附性能。通过SEM观察到NTW表面形成宽度5-10μm的蜂窝状孔隙，FTIR证实其羧基(-COOH)和羟基(-OH)官能团数量比HTW增加37%，EDAX则显示吸附后Cd(II)特征峰强度达2.8keV。

研究采用三大关键技术：1) 扫描电镜(SEM)结合能谱(EDX)进行微观形貌与元素分析；2) 傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测官能团变化；3) 批次吸附实验考察pH、剂量、转速等参数影响。实验使用Durgabari茶厂提供的原始废料，经化学改性后制成粒径150-200μm的吸附剂。

【MAJOR FINDINGS】部分揭示：NTW在350rpm转速、318K条件下60分钟达到90.4%去除率，吸附容量达94.6mg/g，显著优于HTW的83.74%。动力学分析显示Elovich模型R²>0.98，表明化学吸附占主导；Langmuir等温线拟合证实单分子层吸附机制，最大吸附量q_m为105.26mg/g。热力学参数ΔG°=-28.74kJ/mol证明过程自发进行，76.602kJ/mol的活化能暗示需克服较高能垒。

【CONCLUSION】强调：NTW处理使废水COD降低46%，每公斤成本仅7卢比，兼具经济性与生态效益。但研究也指出未来需完善生命周期评估(LCA)和再生性能测试。该成果为发展中国家重金属治理提供了"以废治废"新思路，同时拓展了农业废弃物的高值化利用途径。