米乐m6书 书胡龙龙，曹勇，胡友彪．改性生物炭的制备及其环境应用进展［Ｊ］．江苏农业科学，２０２０，４８（２１）：４６－５２．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２０．２１．００８改性生物炭的制备及其环境应用进展胡龙龙，曹勇米乐m6，胡友彪（安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南 ２３２００１）摘要：生物炭因碳含量高、比表面积大、表面含有多种官能团、孔隙度发达、结构稳定等特点，越来越受到人们的重视。根据近年来已发表的文献，对改性生物炭的制备、环境应用进行了系统的分析和总结。生物炭的理化性质因原料种类、制备条件的不同而不同，对生物炭进行改性，可以显著提高其活性，增加其在环境修复中的应用潜力。生物炭可用气体活化、球磨、辐射、酸、碱、氧化剂、金属离子等处理方法...

　　书 书胡龙龙，曹勇，胡友彪．改性生物炭的制备及其环境应用进展［Ｊ］．江苏农业科学，２０２０，４８（２１）：４６－５２．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２０．２１．００８改性生物炭的制备及其环境应用进展胡龙龙，曹勇，胡友彪（安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南 ２３２００１）摘要：生物炭因碳含量高、比表面积大、表面含有多种官能团、孔隙度发达、结构稳定等特点，越来越受到人们的重视。根据近年来已发表的文献，对改性生物炭的制备、环境应用进行了系统的分析和总结。生物炭的理化性质因原料种类、制备条件的不同而不同，对生物炭进行改性，可以显著提高其活性，增加其在环境修复中的应用潜力。生物炭可用气体活化、球磨、辐射、酸、碱、氧化剂、金属离子等处理方法进行改性，方法的选择取决于其应用领域。重点介绍了改性生物炭在土壤修复、污染水体净化、催化剂、电极材料等方面的应用研究。此外，还探讨了改性生物炭在实际应用中可能存在的问题及未来研究的主要方向，以期为改性生物炭的制备及其环境应用提供理论依据。关键词：改性生物炭；改性方法；生物炭制备；环境修复；环境风险中图分类号：ＴＱ４２４．１文献标志码：Ａ文章编号：１００２－１３０２（２０２０）２１－００４６－０６收稿日期：２０２０－０４－０７基金项目：国家自然科学基金青年科学基金（编号：４１６０１３４０）。作者简介：胡龙龙（１９９４），男，安徽淮南人，硕士研究生，主要研究方向为土壤重金属污染修复。Ｅ－ｍａｉｌ：＠１６３．ｃｏｍ。通信作者：胡友彪，博士，教授，主要研究方向为矿区生态环境修复。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｂｈｕ＠ａｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。生物炭的起源可以追溯至亚马逊流域内的“印第安黑土”。生物炭是生物质在一定的燃烧温度（＜７００℃）、有限的氧气条件下热裂解产生的富碳材料，这些生物质不仅包括动物粪便、农作物秸秆等农业废弃物，还包括城市生活垃圾、污泥等固体废物 ［１］ 。生物炭的碳含量高达 ６０％以上，还含有Ｎ、Ｋ、Ｐ等多种植物所需的营养元素，同时其具有阳离子交换容量较大、比表面积大、孔隙高度有序、结构稳定、表面富含多种官能团等优点 ［２］ ，因而生物炭被广泛运用于农业、环境、能源等领域。近年来的研究发现，生物炭由于生物质自身特点及制备条件的不同，其理化性质有较大差异，使其在实际应用中作用有限 ［３］ 。为了满足生物炭的应用需求，需要对生物炭进行改性以改善其比表面积、孔隙结构、表面官能团等理化性质。目前常用的改性方法主要有物理改性、化学改性、浸渍、生物改性等方法 ［４］ 。前人的研究结果表明，改性生物炭在环境应用中有很大的潜力 ［５－６］ 。本文对改性生物炭在土壤修复、水污染治理、催化活化、电极材料等方面的应用进行了系统总结和分析。为了更好地了解改性生物炭在环境中应用的最新进展，本文还介绍了生物炭的主要改性方法，并对今后的研究提出了建议，旨在为改性生物炭的应用提供理论依据。１生物炭的改性传统生物炭的制备方法难以实现材料形态、孔隙率和表面化学特性的调节，限制了生物炭的应用。因此，有必要对生物炭进行改性，以增加其比表面积和孔隙率，形成新官能团，增加其结构稳定性。１．１物理改性物理改性主要包括气体活化改性、球磨改性、辐射改性等。表 １介绍了物理改性生物炭去除污染物的研究进展。气体活化改性通常是在生物炭表面引入多孔结构和羧基、酚羟基等多种含氧官能团，其包括 ２个过程：一是原料的热解，二是生物炭的气化。目前，常用的活化气体主要有水蒸气、ＣＯ２ 等氧化性气体及 Ｎ２ 、Ｈｅ等惰性气体［１９］ 。以水蒸气为例，改性过程中水分子中的氧被交换到碳表面的自由活性中心，同时产生的氢气与生物炭表面的碳反应形成表面氢络合物，从而去除热解过程中的不完全燃烧产物并 促 进 生 物 炭 中 结 晶 碳 的 挥 发 和 形 成 ［２０］ 。Ｒａｊａｐａｋｓｈａ等研究发现，蒸汽改性生物炭具有更大的比表面积，并能有效去除水中的抗生素 ［２１］ 。Ｋｉｍ等研究发现，生物炭经 ＣＯ２ 改性后，其比表面积和总孔隙体积增加了 ２倍 ［２２］ 。因此，气体活化改性可以提高生物炭的比表面积，改善生物炭的孔隙结构。 ６ ４ 江苏农业科学２０２０年第 ４８卷第 ２１期