Page 19 - 《精细化工》2022年第2期

第 2 期 王 博，等: 球磨改性生物炭在环境修复中的应用进展 ·223·

制备的生物炭进行球磨后与纳米 CuO 联用可使抗生 范围有限，未来发展应进一步探索球磨改性生物炭
素产量最大化，为抗生素的增产提供一条新途径。 更多有效的应用，如球磨改性生物炭在全混流反应
在替代碳电极方面，球磨改性生物炭是一种低成本、 器中的性能，这是一个重要应用。此外，球磨改性
高效益的电极材料，具有更大比表面积、丰富的孔 生物炭与生物处理、高级氧化、催化燃烧、分子筛
隙结构以及更多含氧官能团，有助于获得最大电流 吸附、浓缩转轮等其他环境修复技术联用能否产生
和最小峰间分离值（峰间分离值越小，库仑效率越 协同效应扩大球磨改性生物炭的使用范围仍需进一
高，循环性能越好），球磨改性生物炭不仅具有优异 步探索。球磨改性生物炭对核污染、石油泄漏、农
的电催化活性，且具有较高的电化学稳定性，可替 业畜牧业污染的去除潜力，以及其他值得关注的领
代电阻较大、导电性较差的传统碳电极，是能源应 域，包括在海水淡化、光催化领域的应用开发仍值
用的理想电极材料 [67] 。在增加电容方面，GODSE 得探索。（4）潜在生态环境风险尚未明晰。郭赛赛
等 [68] 发现，高比表面积生物炭材料（煤、椰子壳、 等 [36] 发现，小麦秸秆制备的球磨改性生物炭对微生物
木材、核桃壳、桃核、坚果壳和石油基残渣等）添 毒性明显高于原始未改性生物炭，认为其对生态系
加金属氧化物（MnO）制备的球磨改性生物炭构建 统有一定毒性效应。关于球磨改性生物炭潜在毒性
的超级电容器可产生更高电容，表现出更好的放电 影响研究十分有限，需进一步探明相关生态效应。
特性，适用于开发低成本的超级电容器。 参考文献：

[1] MO G H (莫官海), NONG H D (农海杜), HU Q (胡青), et al. U(Ⅵ)
4 结束语与展望 removal efficiency and mechanism by acidified sewage sludge-derived
biochar[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2021, 38(2): 395-403.
球磨改性生物炭在碳中和以及污染物（VOCs、 [2] WANG Y S (王燕杉), HOU L A (侯立安), LI N (李宁), et al. Advances
in application of biogas digestate-derived in water treatment[J]. Fine
重金属污染、新兴有机污染物、富营养物质等）的 Chemicals (精细化工), 2021, 38(7): 1325-1332, 1354.
去除方面比原始未改性生物炭优异，在其他新兴领 [3] TAN X F, LIU Y G, ZENG G M, et al. Application of biochar for the
removal of pollutants from aqueous solutions[J]. Chemosphere, 2015,
域如抗生素增产、碳电极替代以及低成本超级电容 125: 70-85.
器开发等高价值应用方面也具有广阔前景。 [4] KWON G, BHATNAGAR A, WANG H L, et al. A review of recent
advancements in utilization of biomass and industrial wastes into
球磨改性生物炭在环境修复中的应用是当前研 engineered biochar[J]. Journal of Hazardous Materials, 2020, 400:
究的热点，目前已取得不少重要研究成果，但其生 123242.
[5] LI Y, SONG N N, WANG K R. Preparation and characterization of a
产与应用仍处于起步阶段，未来发展应关注以下几 novel graphene/biochar composite and its application as an adsorbent
方面：（1）基于球磨改性生物炭碳中和利用技术的 for Cd removal from aqueous solution[J]. Korean Journal of Chemical
Engineering, 2019, 36(5): 678-687.
研发。球磨改性生物炭应用于碳中和是一个全新领 [6] LEE M E, JEON P, KIM J G, et al. Adsorption characteristics of
域，对球磨改性生物炭性质与碳封存利用结合的研 arsenic and phosphate onto iron impregnated biochar derived from
anaerobic granular sludge[J]. Korean Journal of Chemical Engineering,
究是不够的，目前仅有少量研究将球磨改性生物炭
2018, 35(7): 1409-1413.
完成 CO 2 吸附后进行土壤碳封存并进行土壤改良， [7] KUMAR M, XIONG X N, SUN Y Q, et al. Critical review on
biochar-supported catalysts for pollutant degradation and sustainable
因此，需探究可满足更多碳中和应用要求的球磨改
biorefinery[J]. Advanced Sustainable Systems, 2020, 4(10): 1900149.
性生物炭，并开发碳中和后生物炭的增值应用，如 [8] LYU H H, GAO B, HE F, et al. Effects of ball milling on the
球磨改性生物炭吸附 CO 2 后作为生产骨料与混凝土 physicochemical and sorptive properties of biochar: Experimental
observations and governing mechanisms[J]. Environmental Pollution,
融合用于建筑、市政工程，也可开发其与氢结合的 2018, 233: 54-63.
绿色燃料等，以实现碳中和最终的碳封存与碳利用。 [9] HOWARD J L, CAO Q, BROWNE D L. Mechanochemistry as an
emerging tool for molecular synthesis: What can it offer?[J]. Chemical
（2）提高球磨改性生物炭去除污染物性能与应用经 Science, 2018, 9(12): 3080-3094.
济性仍需进一步优化。球磨改性生物炭虽在单一污 [10] SOARES O, ROCHA R P, GONÇALVES A G, et al. Easy method to
prepare N-doped carbon nanotubes by ball milling[J]. Carbon, 2015,
染物去除方面取得一定进展，但环境中通常含有多 91: 114-121.
种污染物，今后应探索对复合污染具有去除能力的 [11] AMUSAT S O, KEBEDE T G, DUBE S, et al. Ball-milling synthesis
of biochar and biochar-based nanocomposites and prospects for
球磨改性生物炭材料。此外，作为环境修复材料的 removal of emerging contaminants: A review[J]. Journal of Water
球磨改性生物炭在工业规模上经济性需确定。制备 Process Engineering, 2021, 41: 101993.
[12] EGOROV I N, SANTRA S, KOPCHUK D S, et al. Ball milling: An
过程中一系列关键因素会对球磨改性生物炭的理化 efficient and green approach for asymmetric organic syntheses[J].
性质产生影响，球磨参数对球磨改性生物炭制备的 Green Chemistry, 2020, 22(2): 302-315.
[13] LYU H H, GAO B, HE F, et al. Experimental and modeling
时间成本和经济成本影响很大，因此经济适用的标 investigations of ball-milled biochar for the removal of aqueous
准化生产过程需进一步研究。（3）材料的使用范围 methylene blue[J]. Chemical Engineering Journal, 2018, 335: 110-119.
[14] EGOROV I N, SANTRA S, KOPCHUK D S, et al. Ball milling: An
仍待拓展。目前，球磨改性生物炭在环境中的应用 efficient and green approach for asymmetric organic syntheses[J].