Las aguas residuales de tintes representan riesgos significativos para la salud humana y los ecosistemas acuáticos, lo que requiere estrategias de remediación eficientes. Este estudio desarrolló un nanocompuesto magnético de FeO (MNC) derivado del carbono de biomasa de cáscara de nuez tratada con ácido fosfórico para eliminar el tinte Alizarina roja S (AR) de aguas contaminadas. Las técnicas de caracterización confirmaron la estructura mesoporosa del nanocompuesto, sus propiedades superparamagnéticas (61.5 emu/g) y su alta cristalinidad. La optimización utilizando la metodología de superficie de respuesta (RSM) reveló una eficiencia máxima de adsorción del 94.04% bajo las siguientes condiciones óptimas: un pH de 2, una concentración de tinte AR de 85 mg/L, una dosis de adsorbente de 1.5 g/L y un tamaño de partícula de 448.1 nm. La adsorción siguió la cinética de pseudo-segundo orden (PSO) (R = 0.9999) y los modelos de isoterma de Langmuir (R = 0.9983), con estudios termodinámicos que indican quimisorción espontánea y endotérmica. El modelo de difusión intra-partícula, los gráficos de Bangham y Boyd describen el proceso de adsorción, y la difusión de la capa límite externa de las moléculas de tinte AR en la fase acuosa limita la tasa de eliminación del adsorbato. Las pruebas de regeneración demostraron reutilización durante tres ciclos, con una eficiencia de desorción del 50.52% utilizando 30 mM de HCl. El MNC mostró una capacidad máxima de adsorción (Q) de 115.35 mg/g, superando a otros adsorbentes, lo que lo convierte en una solución alternativa eficiente y sostenible para la eliminación del tinte AR de los cuerpos de agua.