Page 44 - 《精细化工》2022年第1期

第 39 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.39, No.1
2022 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2022

综论
木质纤维素生物质磁性炭的水处理应用进展

庞 杰 1,2 ，王赛珂 1,2 ，杨一鸣 1,2 ，司豪旭 1,2 ，张 毅 1,2 ，龚春红 1,2*

（1. 河南大学 化学化工学院，河南 开封 475004；2. 河南大学 纳米材料工程研究中心，河南 开封 475004）

摘要：生物质炭材料因独特的孔道结构与优良的吸附性能引起广泛关注，如何有效提升其吸附效率并与水相快
速分离仍是极具挑战的问题。综述了木质纤维素生物质磁性炭复合材料的制备方法，对比分析了致孔方法、浸
渍比率、炭化温度、炭化时间、炭化方式等因素对其孔道结构的影响，进而介绍了其在水处理领域的应用研究、
吸附机制及重复利用情况，最后针对木质纤维素生物质磁性炭材料现阶段所面临的挑战，提出今后的研究重点
与方向。
关键词：生物质炭；磁响应性；水处理；重金属；有机污染物
中图分类号：X703；TQ424 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 01-0034-13

Application progress of magnetic lignocellulose biochars in water treatment

1,2
1,2
1,2
1,2
PANG Jie , WANG Saike , YANG Yiming , SI Haoxu ,
1,2
ZHANG Yi , GONG Chunhong 1,2*
（1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Henan University, Kaifeng 475004, Henan, China; 2. Engineering
Research Center for Nanomaterials, Henan University, Kaifeng 475004, Henan, China）
Abstract: Biochars have achieved extensive attention due to their unique pore structure and excellent
adsorption performance. However, it is still a great challenge that how to effectively improve their
adsorption efficiency and rapidly separate from aqueous phase. Synthesis methods of magnetic lignocellulose
biochar composites are summarized. The effects of pore forming methods, impregnation ratio, carbonization
temperature, carbonization time and carbonization mode on the pore structure are compared. Furthermore,
the application, adsorption mechanism and reutilization status of magnetic lignocellulose biochars in water
treatment are introduced. Finally, future research emphases and directions are proposed according to the
current challenges of magnetic lignocellulose biochars.
Key words: biochar; magnetic response; water treatment; heavy metals; organic pollutants

生物质多孔炭材料拥有比表面积大、孔容大、 磁场下实现高效快速固液分离，从而为环境废弃物
孔隙数量/尺寸/形状可调、耐酸碱腐蚀、表面官能团 的资源转化和循环利用提供了更多的选择。生物质
丰富等特性，作为一种优良的吸附剂广泛应用于水 炭材料来源广泛 [2-5] ，稻草秸秆等草本植物中纤维
[1]
处理领域 。然而，由于生物质多孔炭颗粒直径较 素、半纤维素和木质素质量分数分别为 36%~45%、
小，水处理后难以与溶液分离，且吸附后材料自身 25%~38%和 15%~25%，杨木柳木等木本植物中纤维
的污染物浓度较大，如不及时处理容易引起二次污 素、半纤维素和木质素质量分数分别为 40%~50%、
染，不利于其再生与重复利用，因此生物质多孔炭 12%~34%和 20%~30%，二者的三大组分在相对含量
在水处理中的实际应用受到限制。通过引入铁、钴、 上有一定差异。木本类来源生物质炭比草本类来源
镍等磁性介质得到磁化生物质炭，不仅可以改善生 生物质炭含有更高的木质素残留碳结构。不同原材
物质炭材料的孔道结构，更重要的是可使其在外部 料合成的生物质炭收率、灰分和结构也有所不同。

收稿日期：2021-06-04; 定用日期：2021-09-04; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210566
基金项目：中国博士后科学基金面上项目（2019M662487）；河南省博士后科研项目（1902033）；河南省重点研发与推广专项（科技
攻关）项目（212102310522）
作者简介：庞 杰（1988—），男，讲师，E-mail：pangjie@vip.henu.edu.cn。联系人：龚春红（1974—），女，教授，E-mail：gong@
henu.edu.cn。