穆伊芳 白鑫刚 武大鹏

(河南师范大学化学化工学院，河南 新乡 453007)

0 前言

工业和人为活动所产生的有机污染物对自然环境构成了前所未有的威胁。如何从废水中除去这些有机污染物成为了一个备受关注的世界性环境问题。目前已经开发出几种去除有机污染物的方法，包括吸附、生物降解、混凝、絮凝、膜过滤等[1]。在这些方法中，吸附法因其成本低、处理后的废水质量好而受到青睐[2]。过去20年来，从天然材料、农业、生活和工业废弃物中制得的生物质活性碳作为吸附剂用于水体中有机污染物的去除取得了极大的进展。

1 从废水中除去有机染料

染料因其着色性良好被应用在皮革、造纸和纺织等重要工业中[3]，而在这些工业生产过中往往会产生大量的有害废水，造成水污染。如何除去从废水中去除这些染料成为一项重大的环境挑战。 Suwiwat[4]等利用氢氧化钾(Pre-KOH)和磷酸(Pre-HP3O4)对稻草进行活化，得到多孔的生物炭材料。实验结果表明，Pre-KOH对亚甲基蓝(阳离子染料)和刚果红(阴离子染料)的吸附效果较好，吸附量分别为527.6mg/g和531.4mg/g。在许多情况下，其吸附能力超过了文献中先前报道的吸附剂，且需要较少的预处理。这表明了，活化剂的种类对农业废弃生物炭材料吸附有机污染物的性能具有十分重要的影响。

2 从废水中去除芳香族化合物

芳香族化合物含有是一类具有苯环结构的化合物。这类化合物结构稳定，不易分解，且毒性很强。它们会对环境造成严重的污染，对人体危害极大[5]。酚类化合物，如苯酚、对硝基苯酚、多氯联苯等是最常见的芳香类污染物。Yunchao Li[6]等以尿素为氮源，NaHCO3为活化剂，玉米秸秆为原料，在不同温度下(500℃～700℃)热解制备了氮掺杂的分级多孔生物炭，并将其应用于水体中苯酚的除去。研究结果表明，氮原子的加入明显改善了生物炭的理化性质，提高了其吸附性能。此外，在此温度范围下，随着热解温度的升高，样品的结构特征得到改善，其作为吸附剂的能力得到提高。这表明了，生物炭的热解温度对其表面结构及吸附性能影响较大。

3 从废水中去除抗生素

抗生素在畜牧业和水产养殖中的过度使用引起了公众的关注，因为这些合成化学品(如氟喹诺酮类抗生素)不容易被生物降解。它们能够导致水体中生物群落的毒性作用和耐药微生物种群的变化。Yan Li[7]等以马铃薯茎为原料，成功地研制了一种新型粘土—生物炭复合材料，提高了水溶液诺氟沙星的去除率。吸附过程的动力学数据与拟二阶模型吻合较好，吸附等温线数据与Langmuir模型吻合较好。研究结果表明，改性后的生物炭比原生物炭具有更好的疏水性和亲和力，且吸附能力约为原生生物炭的1.68倍。这表明了，改性可以极大地提高农业废弃物生物炭的吸附性能。

4 结论与展望

本文介绍了近年来农业废弃物生物炭作为吸附剂在除去有机染料、芳香族化合物以及抗生素方面的研究进展。从经济学的角度，在今后的研究中需要着重对吸附材料的再生进行研究，从而降低其生产成本。