摘要：生物炭拥有较大的比表面积和兴盛的孔隙布局，表面含有巨额官能团，这些个性使得生物炭正在水体污染物的措置方面拥有健旺的生长远景完美电竞。近年来，越来越多的学者起先钻探生物炭复合质料的造备，诈骗物理、化学手段对生物炭举办改性，提升吸附质料对水体中的重金属的吸附机能。对生物炭的个性、复合质料的改性手段以及其对重金属的吸附机理等举办综述，并提出了生物炭吸附质料来日的钻探偏向，应当发展重金属复合污染的钻探，以期为生物炭质料的大范围使用供应参考。

　　跟着工业的生长，水体重金属污染对处境和人类的损害日益主要[1]。因为重金属的毒性和弗成生物降解性，使得重金属可能通过食品链积聚正在生物体内，从而恫吓人体康健[2-3]。重金属的措置仍旧成为了一个天下性的处境题目，为管理这个题目，很多措置时间应运而生，如离子相易、化学重淀、膜星散、吸附等，此中吸附因为其低本钱和高恶果的特色，被遍及使用于措置水体重金属[4-5]。

　　正在百般吸附剂中，以活性炭为代表的碳质料操纵最为遍及[6]。生物炭行动一种新型碳质料，拥有近似活性炭的本质，例如较高的比表面积和厚实的孔隙布局，表面富含化学官能团，具有杰出的离子相易技能，被视为活性炭的代替质料[7]。生物炭是一种正在无氧或限氧前提下将生物质原料热解所得的富碳质料[8]。生物炭可能施加到农业泥土中，改造泥土个性，提升泥土坐褥力[9-10]。差异于活性炭，生物炭的原质料起源遍及，取自毁灭生物质，且造备纯粹，无需活化，于是生物炭的坐褥本钱和对能源的打发都要低于活性炭[11]。这些个性使得生物炭正在水体污染物的措置方面拥有健旺的生长远景。生物炭行动一种较新的处境功效质料，被良多钻探者用以去除水体处境中的污染物[12-13]。同时，将毁灭生物质转化成生物炭也是有用管理农业毁灭物的途径之一。为了得回更优异的吸附机能，对生物炭质料的改性钻探应运而生[14]。生物炭改性，即操纵物化技术调动生物质或已造得的生物炭的理化个性完美电竞，从而提升生物炭的机能[15]。

　　生物炭是富碳生物质料通过平缓高温裂解（正在缺氧及低氧处境前提中）除天生可燃性气体、二氧化碳、焦油类物质以表，还出现含碳量高、孔隙布局厚实的固体碳化物质[16]。其首要构成元素为碳、氢、氧，含碳量正在70豫以上，同时尚有必定量的氮、磷、钾、钙等元素[17-18]。生物炭的理化本质也会由于其造备原料和热解温度的差异而出现差别。这些差别首要再现正在生物炭的pH、孔隙度和总孔容、比表面积、化合物与灰分含量构成、质料持水量等方面[5-19]。差异生物质因为纤维素，半纤维素以及木质素的含量差异，构造布局也差异，于是，碳化后质料的孔隙布局也存正在很大差异[20]。生物炭的造备多人半都采用高温裂解时间，热解经过采用限氧或无氧高温炭化的手段[21]。

　　生物炭特殊的表面理化本质和孔隙构造，是一种优越吸附质料。这些特别之处首要再现正在以下方面：生物炭拥有松散多孔的布局，比表面积重大，孔隙度较高，总孔容较大，拥有较高的比表面能，吸附经过中可能供应更多有用的吸附位点[22-24]。生物炭表面含有品种厚实、数目可观的官能团如羧基、酯基、羟其、酸酐等；同时还含有某些利于晋升吸附机能的矿物因素；生物炭表面拥有较多的负电荷，于是其阳离子相易量（CEC）斗劲大，而重金属离子通常带正电荷，这使得生物炭对重金属离子之间的静电吸引巩固，从而发扬出杰出的吸附个性[25-26]。

　　坐褥生物炭的原质料起源遍及，低价易得，可分为三类：动物粪便类（牛粪、猪粪等），植物类（玉米芯、作物秸秆、果壳等），以及都会污水厂污泥类[4-27]。因为生物质质料起源差异，生物炭造成前提差异，其清香性、孔隙布局、表面功效团品种及数目等均差异，其处境功效和效应也各有差别[28-29]。差异质料起源的生物炭对水体中的重金属离子吸附效力差异[30]。

　　为了提升对重金属的吸附技能，近些年钻探者提出了巨额的生物炭改性手段[27-31]。生物炭的改性囊括物理改性和化学改性。这些改性技术通过调动生物炭的理化个性，以到达深化其吸附技能的方针[27]。

　　蒸汽措置是一种操纵最为遍及的物理改性手段，通过高温蒸汽可能去除杂质，调动生物炭的孔隙布局，从而扩大生物炭的比表面积[32-33]。巨额钻探表白较大的比表面积可能得回更好的吸附后果[34-35]。

　　化学改性手段则囊括酸碱氧化、有机物负载、无机物负载等手段，这些手段可能从片面或多方面调动生物炭的个性，如调动孔隙布局，扩大比表面积；磁化生物炭质料；扩大或下降生物炭的灰分含量；扩大生物炭表面官能团的品种和数目等[9，12]。

　　酸碱氧化措置是指诈骗酸或碱对热解前的生物质或热解后的生物炭举办改性[36]。也有巨额钻探采用双氧水、高锰酸钾、过硫酸铵等氧化剂举办改性[37]。

　　操纵强酸（如磷酸、硫酸、硝酸和盐酸等）可能调动生物炭的孔隙布局。强酸的氧化性和腐化性可能使得其可能与生物炭中的矿物因素反映，使得生物炭的孔隙更为厚实，从而扩大生物炭的比表面积[36]。同时通过强酸改性可能扩大生物炭表面的活性官能团，比方通过硝酸改性，因为生物炭清香环上的碳原子拥有必定活性，可能与硝基爆发亲电代替反映，硝基再通过还原反映改变成氨基。而氨基可能与重金属离子爆发络合配位反映，使得水体中的重金属被吸附到生物炭上。张越等人[38]以毁灭松木屑为原料造备生物炭，并以硝酸举办改性。结果觉察改性后生物炭的比表面积和孔容积有所扩大，并引入了巨额羧基和碱性基团，对溶液中镉离子的吸附后果有所晋升。

　　通过氢氧化钾、氢氧化钠等强碱对生物炭举办改性也可能扩大生物炭表面的含氧官能团[39]。王瑞峰等人[40]以玉米芯、玉米秸秆、木屑为原料，正在差异温度下热解造备生物炭，通过NaOH 对生物炭举办改性措置，觉察3 种差异原料造备的生物炭经碱措置后，比表面积活性碳、孔隙度和官能团数目均爆发转移，且吸附后果取得明显晋升，此中600益热解的改性木屑生物炭的最大吸附量提升至180.5mg/g。

　　同样，双氧水、高锰酸钾等氧化剂通过其氧化性对生物炭举办改性，也可改革质料的孔隙布局并扩大官能团数目[37]。

　　扩大官能团品种和数目是提升生物炭吸附技能的主要技术。含氧官能团和含氮官能团（如羧基、羟基、酰胺、酰亚胺等）有着杰出的络合亲和力，更加是对金属阳离子，使得它们正在吸附经过中饰演着主要的脚色[32-41]。为了引入更多的官能团，昔人操纵了多种有机物对生物炭举办改性，以期得回吸附机能优异的生物炭复合质料。

　　壳聚糖是一种从甲壳类动物的表壳中提取的高分子荟萃物，其分子中含有巨额的氨基和羟基，可诈骗氢键变成网状布局，对很多金属离子举办螯合，从而有用的吸附溶液中的重金属离子[42]。诈骗壳聚糖对生物炭举办改性，可能取得措置后果更为优异的吸附质料。Zhou 等人[5]以竹子、甘蔗渣、山胡桃、花生壳为原料造备生物炭，并以壳聚糖对其举办改性，用以措置水体重金属。结果表白改性后的生物炭含有巨额氨基和羟基，此中竹子造得的生物炭对铅、镉、铜的吸附量判袂提升了150%、316%和233%。

　　赵明静等人[43]以柳木屑和花生壳为原料，氯化钙为改性剂采用预浸渍的手段造备钙改性生物炭，结果觉察改性后生物炭的碳元素和灰分含量明显提升，比表面积有所增大，羧基等含氧官能团裁减但碱性基团扩大，且改性后吸附剂对水体铅离子的措置后果有所晋升。Traka 等人[44]诈骗硫酸亚铁对差异生物炭改性造备取得多种磁性生物炭，这些磁性生物炭对铅离子的吸附量提升了5.63~8.40 倍，对镉离子的吸附量提升了2.20~16.9 倍。

　　分明可能觉察差异手段改性生物炭，都是为了调动生物炭的理化个性，比方改革生物炭的孔隙布局，增大比表面积，引入官能团或扩大官能团数目完美电竞，从而提升生物炭的吸附机能。

　　生物炭对重金属的吸附机理通常不是简单的，而是几种机理互相效力，归纳影响[45-46]。总的来说，生物炭对重金属污染物的吸附机理取决于质料的孔隙布局、表面的官能团以及矿物组分[25-47]。

　　生物炭的孔隙布局和比表面积影响着生物炭对重金属的吸附后果。生物炭拥有较大的比表面积和厚实的孔隙布局，这使得生物炭可能通过物理吸附将重金属离子从水体中去除[48]。Ho 等人[49]以厌氧污泥为原料正在差异温度下热解造备取得生物炭用于吸附水体铅离子，结果表白600℃下造备的生物炭拥有更大的比表面积，同时其去除铅离子的后果也要优于其它温度下造备的生物炭。这诠释生物炭的孔隙特点正在吸附中饰演着主要的脚色。

　　生物炭的表面存正在着巨额的官能团，比方羧基、羰基、羟基、氨基等，这些官能团与重金属离子之间存正在着一系列很强的互相效力，囊括静电吸引，离子相易，以及表面配位和络合反映效力[50]。Wang 等人[34]以差异原料造备了21 种生物炭用于吸附水体多种重金属（铜、锌、铅、镉）。实践结果觉察，多种含氧官能团（羰基、羟基等）可能与重金属离子连系，且差异官能团与差异重金属连系的亲和度各不不异。钻探表白官能团对重金属的去除影响强大，且官能团对差异重金属的效力不尽不异。

　　生物炭表面的矿物组分正在重金属的吸附去除经过中也起着至合主要的效力[51]。生物炭含有多种厚实的矿物组分，如碳酸盐、磷酸盐等。正在吸经过中这些矿物因素可能与重金属连系天生重淀，从而将重金属从水体中去除，于是发扬出了更好的重金属吸附个性。Yang 等人[52]以杨麻和污泥为原料造备生物炭吸附铅离子觉察，吸附后的生物炭上有碳酸铅、磷酸铅等铅盐天生。钻探表白，生物炭的表面矿物组分正在重金属的吸附去除经过中起着合节效力。

　　综上所述，生物炭对重金属的吸附机理首要囊括物理吸附、离子相易、络合效力以及共重淀。同时，差异的重金属污染物其去除机理不尽不异，生物炭的孔隙布局、表面官能团、矿物组分等个性正在措置差异重金属时，所饰演脚色的主要性也不尽不异，于是正在措置差异的重金属时，应该采用差异的改性手段来调动生物炭的理化个性，从而提升生物炭的吸附量。

　　生物炭对水体重金属拥有很好的吸附后果，可用于统辖水体重金属污染。诈骗差异手段对生物炭举办改性，可能调动生物炭的理化个性，使得生物炭拥有更好的孔隙布局、更大的比表面积和更多的官能团，从而使生物炭得回愈加优异的吸附机能。通过总结生物炭的孔隙布局、矿物构成和表面官能团的效力，觉察生物炭的吸附机理囊括物理吸附、离子相易、络合效力完美电竞、共重淀等。目前的钻探通常是针对付简单污染物，正在实质处境中存正在的污染状况繁杂的多，对多种污染物的复合污染钻探较少。受百般要素影响，生物炭用作水体污染修复基础上还阻滞正在实践室阶段，酌量到生物炭的重大使用远景，改性生物炭应当冲破现有的措置简单重金属的形式，多发展修复重金属复合污染的钻探，并逐渐举办实质污染水体修复实践以扩展其使用范围。同时活性碳，生物炭的接纳措置也是值得眷注和探究的。河北省林完美电竞业和草原局