煤质活性炭是一种具有特殊微晶结构、发达孔隙结构、巨大比表面积和较强吸附能力的含碳材料。

其化学稳定性好，具有耐酸、耐碱、耐高温等特点。作为一种优良的吸附剂，人们对活性炭的

应用开发研究越来越多。
　　农业废弃物可以制作活性炭的说法

　　现代农业以大量化肥代替原有农家有机肥的使用，以人工饲料代替农业废弃物饲料的使用

，加之现代农业集约化和规模化的发展，打破了传统农业中废弃物的循环利用环节，结果造成

了农业废弃物的大量积累，进而产生了较为严重的环境问题和资源浪费问题。因此，农业废弃

物资源的合理利用已日益成为当前世界大多数国家共同面临的问题。国内外实践表明，农业废

弃物的资源化利用和无害化处理，是控制农业环境污染、改善农村环境、发展循环经济、实现

农业可持续发展的有效途径。

　煤质活性炭是一种具有特殊微晶结构、发达孔隙结构、巨大比表面积和较强吸附能力的含碳材

料。其化学稳定性好，具有耐酸、耐碱、耐高温等特点。作为一种优良的吸附剂，人们对活性

炭的应用开发研究越来越多。20世纪70年代前，活性炭在国内的应用主要集中于制糖、制药和

味精工业：后来又扩展到水处理和环保等行业;20世纪90年代，除以上领域外，扩大到溶剂回收

、食品饮料提纯、空气净化、脱硫、载体、医药、黄金提取、半导体等众多应用领域[1-5]。

　　2农业废弃物利用现状

　　农业废弃物(agriculturalresidue)是指在农业和林业生产与加工过程中产生的副产品、数量

巨大、具有可再生、再生周期短、可生物降解、环境友好等诸多优点，是重要的生物质资源。

主要有树皮、果壳、锯末、秸秆、蔗渣等。据有关资料，我国产生的农业废弃物按目前的沼气

技术水平能转化成沼气3111.5亿m3，户均达1275.2m3，可解决农村能源短缺。以农作物秸秆

为例，将目前的6.5亿吨秸秆转化为电能，按1kg秸秆产生电1千瓦时计算，就具有产生6.5亿千

瓦时电能的潜力;作为肥料可提供氮大约2264.4万吨、磷459.1万吨、钾2715.7万吨;作为饲料，

仅玉米秸秆就能提供1.9～2.2亿吨。然而，目前我国农业废弃物的利用率却很低乃至没有利用。

因此，农业废弃物一方面成为最大的搁置资源之一，另一方面又成为巨大的污染源[6]。

　　从资源经济学的角度上看，农业废弃物本身就是某种物质和能量的载体，是一种特殊形态

的农业资源，蕴含着丰富的能源和营养物质。目前，随着石油、煤炭等不可再生资源的日益短

缺，越来越多的国家特别是发达国家已经把农业废弃物等可再生资源的转化利用列入社会经济

可持续发展的重要战略，以农业废弃物等可再生资源为原料制备工业新产品的研究引起了世界

各国的关注。在我国，随着经济的迅速发展，开发利用农业废弃物资源，逐步补充或替代化石

资源，是关系到我国社会经济可持续发展的重大问题。

　　3农业废弃物制备活性炭及其改性

　　目前煤质活性炭制备原料的使用也是由木屑和木片到煤和各种农林产品的充分利用。产品由单一品种向多品种发展：由低档活性炭向高档活性炭转变。农业废弃物制备活性炭的过程一般经

过原料粉碎、压棒、炭化、活化、漂洗、烘干和活性炭粉碎等几个步骤。同时根据不同的需求

可以在不同的步骤中进行表面物理结构的改性或表面化学性能的改性。

　　3.1表面物理结构的改性

　　煤质活性炭材料吸附表面物理结构的改性是指在活性炭材料的制备过程中通过物理或者化学的方法来增加活性炭材料的比表面积、调节孔径及其分布，使活性炭材料的吸附表面结构发生改

变，从而增加活性炭材料的物理吸附性能。常用的活化剂有碱金属、碱土金属的氢氧化物、无

机盐类以及一些酸类，目前应用较多、较成熟的化学活化剂有KOH、NaOH、ZnCl2、CaCl2和

H3PO4等[7-10]。

　　3.2表面化学性能的改性

　　煤质活性炭材料表面化学组成的不同对活性炭材料的酸碱性、润湿性、吸附选择性、催化特性等产生影响。活性炭材料的吸附表面化学性能的改性是指通过一定的方法改善活性炭材料吸附

表面的官能团及其周边氛围的构造，使其成为特定吸附过程中的活性点，从而可以控制其亲水/

疏水性能以及与金属或金属氧化物的结合能力。活性炭材料吸附表面化学性质的改性可以通过

表面氧化改性、表面还原改性以及负载金属改性等修饰。

　　3.2.1氧化改性

　　氧化改性主要是利用强氧化剂在适当的温度下对活性炭表面的官能团进行氧化处理，从而

提高表面的含氧酸性基团(如羧基、酚羟基、酯基等)的含量，增强材料表面的极性和亲水性。常

用的氧化剂主要有HNO3、HClO3和H2O2等。Tsutsumi[11]认为HNO3是最强的氧化剂，产生大

量的酸性基团，HClO3的氧化性比较温和，可调整活性炭的表面酸性到适宜值。氧化后活性炭表

面的几何形状变得更加均一。刘文宏等[12]使用浓HNO3分别在常温和沸腾状态下对活性炭进行

改性，研究结果表明：活性炭经常温浓HNO3改性后，比表面积和孔容都明显提高，而经沸腾浓

HNO3改性后，比表面积和孔容却明显减小，但2种改性方式都使活性炭表面产生更多的含氧基

团。韩彬[13]等选择磷酸氢二铵为活化剂在不同的活化温度和预氧化条件下来制备活性炭。结果

表明,在先浸泡后预氧化处理并在700℃下活化制得的样品的比表面积为1078.21m2/g,其得率和

碘吸附值分别为39.75%和636mg/g。

　　3.2.2还原改性

　　表面还原改性是指通过还原剂在适当的温度下对活性炭材料表面官能团进行还原改性，从

而提高含氧碱性基团的比含量，增强表面的非极性，这种活性炭材料对非极性物质具有更强的

吸附性能。常用的还原剂有H2、N2、NaOH、KOH等。Menendez等[14]认为，活性炭的碱性主

要是由于其无氧的Lewis碱，可以通过在还原性气体H2或N2等惰性气体下高温处理得到碱性基团

含量较多的活性炭。Krisztinalaszlo等[15]研究了经N2处理的活性炭对溶液中苯酚和2，3，4-三

氯苯酚的吸附，结果表明，当溶液pH为3时，吸附量最大，当溶液pH为11时，吸附量下降。

Haghserssht等[16]研究发现，经H2和N2还原碱性活性炭对水溶液中p-甲酚、硝基苯和p-硝基苯

酚的吸附，较未处理过的煤质活性炭吸附量大。


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