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從植物基活性炭的制備及其吸附應(yīng)用兩個部分對國內(nèi)外的研究進(jìn)行了綜述。介紹了不同生物質(zhì)原料對活性炭品質(zhì)和用途的影響，總結(jié)了常用活性炭炭化方法，著重闡述了不同活化方法的優(yōu)缺點和研究現(xiàn)狀，并對不同活性炭改性技術(shù)的特點和應(yīng)用進(jìn)行了比較。植物基活性炭的應(yīng)用主要包括對硫化氫等工業(yè)廢氣和甲醛等室內(nèi)廢氣的吸附凈化，對廢水中有機(jī)染料、有機(jī)藥物、小分子有機(jī)化合物和重金屬的吸附，以及被用于制作超級電容器電極材料等。*后針對目前研究中對植物原料的特點考慮不足、制備過程存在環(huán)境污染等問題，指出根據(jù)植物前體的性質(zhì)優(yōu)化制備方法、開發(fā)綠色高效制備技術(shù)、提高活性炭回收再利用效率將是今后的主要研究方向。

植物作為生物質(zhì)資源的重要組成部分，不僅來源廣泛，而且儲量巨大，僅我國每年在農(nóng)林作物收獲、加工過程中產(chǎn)生的廢棄物就約有10億噸，是一類十分寶貴的綠色資源。目前，從自然界獲取的植物資源多以畜禽飼料、田間堆肥、露天焚燒等形式被利用，僅少量被用于制備沼氣、液體燃料等，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。因此，如何對農(nóng)林廢棄物進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)化利用已成為一個亟待解決的環(huán)境問題?；钚蕴恳蚓哂锌紫督Y(jié)構(gòu)多樣、比表面積大、表面官能團(tuán)豐富、良好的化學(xué)和生物學(xué)穩(wěn)定性等特點，賦予其多種優(yōu)異性能，其中以吸附性能*為顯著，在日常空氣凈化、揮發(fā)性有機(jī)物治理、含重金屬和有機(jī)物廢水處理中都有廣泛應(yīng)用，已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要功能材料。相比傳統(tǒng)的煤基活性炭，植物基活性炭具有諸多優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在植物基原料均含有豐富的碳素，灰分含量較低，有機(jī)氧含量高，具備有利的天然孔隙結(jié)構(gòu)，炭化時易形成豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和含氧官能團(tuán)；活化時活化劑容易進(jìn)入孔隙內(nèi)部，且反應(yīng)效能較好，易于形成發(fā)達(dá)的微孔，是制備活性炭的良好材料，在我國活性炭產(chǎn)量中占比30%左右。

多年以來，研究人員對以農(nóng)林廢棄物制備活性炭進(jìn)行了大量研究，并取得了較好的成果。然而對植物基活性炭的研究多以追求高比表面積為主要目標(biāo)，近年來對活性炭其他性能的關(guān)注也頗多，如其電化學(xué)性能。本文綜述了近年來植物基活性炭制備及其吸附應(yīng)用的研究，特別是對比分析了各原料種類、制備方法、改性技術(shù)對活性炭品質(zhì)性能的影響以及植物基活性炭的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1 植物基活性炭前體

表1 不同植物原料的特點及應(yīng)用

2 植物基活性炭的制備方法

2.1 炭化方法

2.2 活化方法

表2 植物基活性炭常用活化方法研究現(xiàn)狀

2.2.1 物理活化法

圖1 物理活化法工藝流程圖

2.2.2 化學(xué)活化法

圖2 化學(xué)活化法工藝流程圖

2.2.3 物理化學(xué)活化法

 

2.2.4 微波化學(xué)活化法

 

2.3 植物基活性炭的改性技術(shù)

 

表3 植物基活性炭常用改性方法研究現(xiàn)狀

 

 

3 植物基活性炭的吸附應(yīng)用

 

3.1 氣相吸附

 

3.1.1 室內(nèi)空氣凈化

 

3.1.2 工業(yè)廢氣處理

 

3.1.3 揮發(fā)性有機(jī)物的回收

 

3.2 液相吸附

 

3.2.1 重金屬等無機(jī)物

 

3.2.2 染料等有機(jī)物

 

3.3 超級電容器電極材料

 

3.4 其他

 

4 結(jié) 語

 

利用植物原料制備活性炭，不僅能夠避免資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題，還可以起到“以廢治污”的作用。本文通過對植物基活性炭的原料種類、制備及應(yīng)用進(jìn)行歸納總結(jié)，發(fā)現(xiàn)植物原料因自身性質(zhì)的不同，使得所制備的活性炭在品質(zhì)和應(yīng)用方面存在明顯差異。為更好地理解反應(yīng)機(jī)理、優(yōu)化工藝參數(shù)，必須認(rèn)真考慮植物前體可能產(chǎn)生的影響，這將有利于實現(xiàn)植物基活性炭的制備清潔化和環(huán)境友好化。

不同的制備方法、改性添加劑、工藝參數(shù)對植物基活性炭的性質(zhì)和應(yīng)用的影響更為顯著。目前植物基活性炭制備方法中應(yīng)用較多的是化學(xué)活化法和物理活化法，其中活化劑、改性劑及反應(yīng)條件（活化溫度、活化時間、氣體流量等）對活性炭的品質(zhì)起決定性作用，需要慎重選取，并不斷優(yōu)化改進(jìn)。同時，新的制備方法和改性技術(shù)的出現(xiàn)，可以進(jìn)一步提高活性炭品質(zhì)、擴(kuò)展其用途范圍，但是如何提高新方法、新技術(shù)的穩(wěn)定性和實用性，或者與現(xiàn)有成熟技術(shù)有機(jī)結(jié)合，在未來研究過程中需要認(rèn)真考慮。此外，活性炭制備過程中會有尾氣產(chǎn)生，如HNO3活化法制備活性炭會產(chǎn)生NOx等污染性氣體，如何處理活性炭制備過程中所產(chǎn)生的尾氣，同樣不可忽視。

植物基活性炭的應(yīng)用特別是在水環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用比較全面，可以有效處理廢水中的有機(jī)染料、有機(jī)藥物、小分子有機(jī)物和重金屬離子。但是，相應(yīng)的吸附研究大多還停留在實驗室階段，對實際廢水、多吸附質(zhì)間的相互影響、活性炭回收再生的研究有待進(jìn)一步豐富。植物基活性炭在氣體凈化領(lǐng)域的應(yīng)用同樣在不斷地豐富和發(fā)展，除常見的用來吸附硫化物和氮化物外，相關(guān)學(xué)者也正在研究其對CO2、CO等氣體的吸附；針對植物基活性炭應(yīng)用于超級電容器電極材料，研究人員正對如何進(jìn)一步提高活性炭的電化學(xué)性能作積極探索，并嘗試降低其制備成本、減少環(huán)境污染。