農(nóng)業(yè)廢棄物制活性炭的研究進(jìn)展及展望

努熱曼古麗·圖爾蓀，陳鵬宇，韋良煥，馬承愚

（1.喀什大學(xué) 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 新疆生物類固廢資源化工程技術(shù)研究中心，新疆 喀什 844006；2.康龍化成（天津）藥物制備技術(shù)有限公司，天津 300462；3.東華大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201620）

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，不僅農(nóng)作物產(chǎn)量居世界第一，而且農(nóng)業(yè)廢棄物數(shù)量也居世界第一。2021年我國(guó)農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量達(dá)7.34億t，居世界第一，但綜合利用率只有88.1%［1］。

活性炭的原料通常以一次性資源為主，例如煤炭、石油焦等。以煤炭和焦炭作為基本加工原料制造的活性炭含有大量的碳元素，能夠有效吸附灰塵、污垢、污染物等，人們通常把這類活性炭作為吸附清潔產(chǎn)品來使用。為了提升活性炭的吸附能力，在活性炭制造工藝時(shí)加入了脫硫等過程，但這些處理也增加了活性炭的制造成本。煤基和焦炭基活性炭也含有大量的無機(jī)質(zhì)，這也減弱了造孔功能。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)除了滿足人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求外，還具有光合作用“碳吸收”的功能。因此農(nóng)業(yè)廢棄物的最大特點(diǎn)就是含碳量高，因此，利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的植物纖維、過?；?、動(dòng)物糞便等制備活性炭，用其吸附空氣中的雜質(zhì)、異味，或者凈化水源，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)廢物的利用，符合“以廢治廢”的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，也符合“以碳制碳”的活性炭制備綠色發(fā)展理念。

隨著清潔能源被越來越多地提及，不同國(guó)家、地區(qū)的研究人員針對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域活性炭的制造、應(yīng)用進(jìn)行了大量的探索，獲得了一些研究成果，這些研究成果為生物質(zhì)活性炭的進(jìn)一步發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。但大多數(shù)研究仍處于探索階段，應(yīng)用規(guī)模較小。為了為擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模提供指導(dǎo)，本文對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物制備活性炭的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，并展望了該領(lǐng)域未來的發(fā)展方向。

1 用農(nóng)業(yè)廢棄物制備活性炭

1.1 活性炭原料的分析

農(nóng)業(yè)廢棄物含有較多的碳成分。筆者和一些學(xué)者分析了部分農(nóng)業(yè)廢棄物的化學(xué)成分，結(jié)果見表1。

表1 部分農(nóng)業(yè)廢棄物的元素和組分分析

利用農(nóng)業(yè)廢棄物制備活性炭具有以下優(yōu)點(diǎn)：許多材質(zhì)含碳量高（表1），具有一定的孔隙結(jié)構(gòu)；可以進(jìn)入生態(tài)碳循環(huán)，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)廢棄物中的碳來自大氣中的CO2；農(nóng)業(yè)廢棄物成本低、來源廣泛，是可再生資源；在制備過程中，不會(huì)產(chǎn)生SO2、NOx、煙塵、汞等大氣污染物。

1.2 制備活性炭的技術(shù)

目前，活性炭的制造、儲(chǔ)備方法主要分為物理活化法、化學(xué)活化法。

1.2.1 物理活化法 物理活化有2個(gè)過程，即碳化與活化。碳化的具體步驟是：加熱性質(zhì)穩(wěn)定的氣體，使前體材料受熱解離，只保留不易揮發(fā)的成分，最終形成無孔的炭。但在碳化過程中產(chǎn)生的焦油狀產(chǎn)物容易堵塞孔系統(tǒng)。活化的具體步驟是：需要將碳與混合氣體接觸，混合氣體通常為水蒸氣、CO2、O2等氣體。在高溫的條件下，焦油狀物質(zhì)通過氧化反應(yīng)而消除。在碳化過程中形成的基本孔系統(tǒng)被打通并擴(kuò)大成新的孔道。在第二階段將會(huì)形成發(fā)達(dá)的微孔系統(tǒng)，并經(jīng)過活化后，微孔系統(tǒng)繼續(xù)擴(kuò)大，最后形成中孔和大孔。因此利用水蒸氣制備的活性炭具有較少的微孔體積，而具有較多的中孔和大孔體積［2］。

Nuchjira等［3］采用不同活化條件的澳洲堅(jiān)果碳質(zhì)材料制備活性炭，在500 ℃下碳化加熱1 h，產(chǎn)率達(dá)到31.9%。之后，炭被粉碎和篩分，粒徑≤2 mm。該研究還進(jìn)行了不同功率（90、360 W）和不同時(shí)間（1～5 min）的微波輻射處理，然后通過水或ZnCl2對(duì)炭進(jìn)行活化，并采用碘吸附法測(cè)量了所得活性炭的碘吸附容量，結(jié)果顯示：所得活性炭的水分含量均低于5%，對(duì)碘的平均吸附量為672.4～716.3 mg/g，以360 W微波輻射+ZnCl2活化處理的效果最好。

Roozbeh等［4］以廢棕櫚殼為原料，以ZnCl2為活化劑，采用微波輻射工藝制備活性炭，并研究了4個(gè)主要參數(shù)（微波功率、碳分子發(fā)生有效碰撞的時(shí)長(zhǎng)、廢棕櫚殼與浸漬液的混合比例、粒徑能夠吸收的亞甲藍(lán)量）對(duì)活性炭產(chǎn)出率的影響，基于方差分析結(jié)果，得出微波功率和微波輻射時(shí)間分別為活性炭產(chǎn)量和甲基溴吸附容量的最大影響因素。

1.2.2 化學(xué)活化法 化學(xué)活化屬于單級(jí)活化過程，通常需要添加化學(xué)活化劑，包括強(qiáng)堿類(KOH、NaOH)、強(qiáng)酸類（H2SO4、H3PO4）和一些金屬鹽(ZnCl2、Na2CO3、K2CO3等)。筆者團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，以活性炭比表面積為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，活化劑的強(qiáng)弱順序?yàn)閺?qiáng)堿類＞強(qiáng)酸類＞金屬鹽［5-8］。

Liu等［9］以花生殼為原料，以K2CO3為活化劑，進(jìn)行了花生殼活性炭（PSAC）的制備研究，用于去除印染水中的亞甲藍(lán)。通過表征發(fā)現(xiàn)，PSAC具有介孔結(jié)構(gòu)，其BET表面積為735.6 m2/g，平均孔徑為3.12 nm。正交試驗(yàn)結(jié)果表明，影響PSAC制備的因素順序?yàn)榛罨瘻囟龋净罨瘯r(shí)間＞浸漬比。制備PSAC的最佳參數(shù)：活化溫度700 ℃，活化時(shí)間90 min，浸漬比例3∶1。PSAC的最大吸附率達(dá)到615.92 mg/g。

1.2.3 化學(xué)活化預(yù)氧化法 在活性炭制造和儲(chǔ)備階段，經(jīng)常會(huì)有其他金屬元素（如鎂、鋁、鈣等）出現(xiàn)，影響活性炭的吸附功能。要解決這一問題，需要對(duì)活性炭的生產(chǎn)原料進(jìn)行預(yù)氧化處理，這是最近的研究熱點(diǎn)。在化學(xué)活化前對(duì)原材料進(jìn)行預(yù)氧化處理可以有效提高活性炭的產(chǎn)率和吸附性能，降低活化溫度和縮短活化時(shí)間。預(yù)氧化方法分為干法和濕法，其中干法以空氣或氧氣等氣體為氧化劑；濕法則使用硫酸、硝酸等強(qiáng)氧化劑對(duì)原材料進(jìn)行預(yù)氧化處理。

Sanjrani等［10］用絲瓜纖維制造活性炭纖維(ACF)，經(jīng)過相關(guān)試驗(yàn)，確定了制備活性炭纖維的最佳預(yù)氧化時(shí)間、活化時(shí)長(zhǎng)、溫度、濕度等實(shí)驗(yàn)參數(shù)。在最佳的試驗(yàn)參數(shù)條件下，制備的ACF的比表面積為478.441 m2/g，平均孔徑為3.783 nm，孔容為0.193 cm3/g，其能承受的抗壓強(qiáng)度為0.2461 MPa，性質(zhì)較為穩(wěn)定。這種活性炭纖維的孔狀結(jié)構(gòu)豐富，在吸附雜質(zhì)方面具有很大的效用，市場(chǎng)潛力大。

2 活化過程影響因素的研究

2.1 活化溫度和活化時(shí)間

活化溫度是決定活性炭的產(chǎn)生數(shù)量以及質(zhì)量的重要因素之一。活化階段設(shè)定的溫度越高，活性炭的孔洞就越大，吸附雜質(zhì)的能力就越強(qiáng)，這是因?yàn)楦邷啬軌虼龠M(jìn)活性炭中揮發(fā)性物質(zhì)的散發(fā)，從而增大孔洞體積。另一方面高溫會(huì)破壞植物等農(nóng)業(yè)廢棄物中的纖維結(jié)構(gòu)，解離其中的高分子物質(zhì)，不利于活性炭產(chǎn)率的增長(zhǎng)。

Li等［11］采用小米秸稈制備活性炭(MAC)，以碳化溫度、碳化時(shí)間和浸漬比為影響因子, 以對(duì)甲苯、乙酸乙酯的吸附容量和活性炭收率作為響應(yīng)因子，經(jīng)過試驗(yàn)，得到的最佳制備參數(shù)如下：碳化溫度為572 ℃，碳化時(shí)間為1.56 h，秸稈與氯化鋅溶液的混合質(zhì)量比(浸漬比）為1.60。當(dāng)碳化溫度過低時(shí)不易造孔；當(dāng)碳化溫度過高時(shí)會(huì)導(dǎo)致孔系統(tǒng)垮塌，堵死孔道。在最佳的試驗(yàn)參數(shù)條件下，制備得到的MAC對(duì)甲苯的吸附量為321.9 mg/g，對(duì)乙酸乙酯的吸附量為240.4 mg/g。

Chutima等［12］以菠蘿葉纖維為原材料，將其置于不同溫度下碳化，然后以磷酸為化學(xué)活化劑，進(jìn)行了活性炭（吸附劑）的制備研究，并使用BET法測(cè)定了所得吸附劑的孔徑和孔體積。表征研究結(jié)果顯示：吸附劑的表面積、孔體積和表面形態(tài)取決于碳化溫度；使用500 ℃的碳化溫度和600 ℃的活化溫度可以獲得最佳的吸附劑，且該吸附劑對(duì)幾種重金屬的吸附量最高達(dá)1.20 g/100 mL，對(duì)鉛離子的去除率達(dá)92.67%。

Guillaume等［13］利用科特迪瓦國(guó)腰果殼(CNS)，通過物理活化工藝制備了活性炭(CAC)。將洗滌和壓碎的CNS在800 ℃下碳化，然后在400～700 ℃的溫度下用水蒸氣對(duì)碳化的中間碳進(jìn)行物理活化，研究結(jié)果表明：活化溫度、活化時(shí)間會(huì)影響活性炭的孔洞結(jié)構(gòu)；制備獲得的CAC的比表面積越大，其吸附能力越強(qiáng)。

2.2 浸漬比

浸漬比通常是指化學(xué)活化劑與原料的質(zhì)量比。在化學(xué)活化過程中，浸漬比對(duì)穩(wěn)定活性炭的性質(zhì)有較大的作用。就以往的試驗(yàn)結(jié)果來說：當(dāng)浸漬比從1逐步升高到6時(shí)，活性炭的比表面積增加，孔隙率升高，孔洞體積增大以及中孔數(shù)量增加；但當(dāng)浸漬比超出6時(shí)，活性炭的效用反而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

木薯皮是印度尼西亞等國(guó)的主要農(nóng)業(yè)廢棄物之一。Sudaryanto等［14］通過對(duì)木薯皮進(jìn)行一系列的加工活化，制造出清潔效用顯著的活性炭。他們以NaOH為活化劑，將制備的環(huán)境溫度設(shè)置為450～750 ℃，將碳化時(shí)間設(shè)置為1～3 h。經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：高溫和浸漬比對(duì)碳化過程有顯著的影響，尤其體現(xiàn)在對(duì)炭的孔洞特征影響方面；當(dāng)浸漬比為5∶2、制備溫度為750 ℃時(shí)，活性炭的表面積和孔體積達(dá)到最大。Praveena等［15］以香蕉樹干為原料，以氯化鋅為活化劑，進(jìn)行了制備活性炭的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：氯化鋅與原料的浸漬比以及活化時(shí)間與磷酸鹽的去除率顯著相關(guān)，隨著浸漬比和活化時(shí)間的增加，制備的活性炭對(duì)水中營(yíng)養(yǎng)物（硝酸鹽和磷酸鹽）的去除率明顯提高。

2.3 其他因素

Cao等［16］以KOH和肥皂溶液為表面活性劑(SSA)制備活性炭(AC)。試驗(yàn)結(jié)果表明，所制AC的質(zhì)量和性質(zhì)會(huì)受活化溫度、活化時(shí)間、浸漬比、活化途徑等因素的影響。獲得的最佳制備條件為：碳化溫度450 ℃，保持時(shí)間4 h，保護(hù)氣體為N2；活化溫度850 ℃，保溫時(shí)間1.2 h；KOH與碳化物的質(zhì)量比為4.0；碳化物浸泡在KOH和肥皂溶液中的時(shí)間為30 min。在最佳的制備條件下，SSA的比表面積達(dá)到2700 m2/g。加入肥皂作為表面活性劑可縮短浸泡時(shí)間。制備的AC的孔徑分布窄，微孔占78%。該制備方法簡(jiǎn)單可行。

近年來，新疆的棉花產(chǎn)量占全國(guó)的85%以上。周林等［17］以收獲后的南疆棉稈（棉冠、棉莖、根部）為主要材料制備棉稈基活性炭(CAC),探討了溫度(375～475 ℃)和解熱時(shí)長(zhǎng)(90～170 min)等對(duì)CAC理化參數(shù)(CAC獲得比例、含水率、棉稈液酸堿度、灰分及揮發(fā)物質(zhì)含量等)的影響，最終發(fā)現(xiàn)，在375℃下熱解90 min, CAC的獲得比例最高，且其灰分與揮發(fā)物質(zhì)含量也符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

Raut等［18］使用H3PO4和ZnCl22種活化劑，分別對(duì)甘蔗渣和稻殼進(jìn)行活化，開展了制備活性炭的研究，并比較了不同浸漬比（1∶1、2∶1、3∶1）、不同活化溫度（600、700、800和900 ℃）對(duì)活性炭得率和性質(zhì)的影響。研究結(jié)果顯示：當(dāng)以氯化鋅為活化劑，其與甘蔗渣以2∶1的比例混合，活化溫度為900 ℃時(shí)，所得活性炭的碘值為1140.69 mg/g，最大表面積為1386.58 m2/g；在上述同樣的條件下，用稻殼制備的活性炭的最大表面積只有749.51 m2/g，因此，相對(duì)于稻殼而言，甘蔗渣更適用于活性炭的制備。

3 農(nóng)業(yè)廢棄物制備的活性炭的應(yīng)用

3.1 處理有機(jī)廢水

Yang等［19］用磷酸處理核桃殼基活性炭，并用過硫酸銨進(jìn)行氧化，研究了該活性炭在工業(yè)廢水溶液中吸附吡啶和喹啉的能力。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)Langmuir和Freundlich吸附等溫線達(dá)到平衡后，活性炭?jī)?yōu)先吸附喹啉而不是吡啶；喹啉和吡啶在單獨(dú)的廢水溶液(200 μL/L)中，平衡吸附容量分別為166.907和72.165 mg/g；該活性炭在吸收喹啉時(shí)也自動(dòng)吸收熱量；在初始吸附階段，當(dāng)試驗(yàn)廢水的流速為6 mL/min時(shí)，喹啉的去除率不大于97%。

Khurshid等［20］以馬來西亞廢棄的油棕葉(OPL)為原料，使用3種化學(xué)活化劑(H3PO4、NaOH和ZnCl2)、3種熱解碳化溫度（400、600和800 ℃）和各種浸漬比（1∶0.5～1∶3）來制備油棕葉基活性炭 (OPLAC)，他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以ZnCl2為活化劑、浸漬比為1∶1、碳化溫度為800 ℃時(shí)，獲得的OPLAC-ZC（以氯化鋅制備的活性炭）的比表面積為331.153 m2/g，孔徑為2.494 nm，碳含量為81.2%。應(yīng)用研究結(jié)果表明，OPLAC-ZC 能夠通過化學(xué)吸附和顆粒內(nèi)擴(kuò)散機(jī)制快速（90 min內(nèi)）去除采出廢水中的化學(xué)需氧量(COD)，能夠吸收的有機(jī)污染物量最多達(dá)到了4.62 mg/g。

3.2 去除金屬離子

Seyed-Ali等［21］以具有爆炸特性的硝酸銨(NH4NO3)作為新型活化劑，利用開心果殼制備活性炭(PWAC)，并對(duì)PWAC進(jìn)行了表征和應(yīng)用研究。研究結(jié)果表明：在熱解過程中溫度設(shè)置為800 ℃、過程持續(xù)2 h，獲得的活性炭有1448 m2/g的比表面積，總孔體積達(dá)到0.901 cm3/g； PWAC對(duì)污水中Hg2+的吸附容量與pH值有關(guān)，在30 min時(shí)達(dá)到平衡,最大吸附容量為202 mg/g，明顯高于商業(yè)活性炭對(duì)汞的吸附容量66.5 mg/g。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硝酸銨可以作為一種新型的活化劑，用于制備有前途且低成本的活性炭，還可有效地吸附廢水中的Hg2+。

Mohammadi等［22］以杏仁殼為原料，以H3PO4或ZnCl2為活化劑，制備了2個(gè)系列的活性炭，用于去除廢水中的Pb2+。研究發(fā)現(xiàn)：pH值、初始濃度和接觸時(shí)間對(duì)吸附量有影響；當(dāng)以H3PO4為活化劑時(shí)，所得活性炭對(duì)Pb2+的最大吸附容量為36.63 mg/g；當(dāng)以ZnCl2為活化劑時(shí)，制備出的活性炭最多能夠吸收28.74 mg/g Pb2+，且這一過程還需要消耗0.25 mol/L的HCl再生吸附劑。

3.3 處理其他廢水

Akinpelu等［23］使用椰子殼制備活性炭，用于去除廢水中的磷，并通過間歇模式試驗(yàn)研究了該活性炭的物理性質(zhì)和吸附功能。結(jié)果表明：椰子殼基活性炭的粒子孔徑為2 nm；當(dāng)廢水中的磷含量為1000 mg、廢水的pH值為2時(shí)，經(jīng)過4.2 h的吸附，該活性炭對(duì)廢水中磷的去除率最高達(dá)95.22%。

Mojtaba等［24］以5%磷酸水溶液為活化劑，以核桃殼為原料制備活性炭，用于吸附廢水中的硝酸鹽和砷。研究結(jié)果顯示：當(dāng)廢水的pH值為6.5、吸附時(shí)間為70 s～3 min時(shí)，所得活性炭對(duì)廢水中硝酸鹽和砷的去除效率均達(dá)到最大，分別為78.44%和98.00%；對(duì)硝酸鹽和砷的吸附容量分別為10.60 mg/g和120 μg/g；通過化學(xué)—物理活化，核桃殼碳的吸光度得到了顯著提高，且所得活性炭的比表面積從1067 m2/g增加到1437 m2/g，并將平均孔徑從3.28 nm減小到2.08 nm。

Kalak等［25］以松木鋸末為原料，在600 ℃下將其進(jìn)行碳化，并將物理活化溫度設(shè)為800 ℃，在此條件下獲得了具有最佳吸附性能的活性炭；然后在300 ℃下與尿素反應(yīng)，以進(jìn)行改性。研究發(fā)現(xiàn)，改性后的活性炭能夠有效吸附廢水中的Cu2+，當(dāng)廢水的pH值為5時(shí)，其對(duì)Cu2+的最大吸附效率達(dá)到99.9%。

3.4 對(duì)污染氣體的吸附

Li等［26］研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)以玉米秸稈皮、玉米芯或玉米皮芯混合物為原料時(shí)，所得秸稈基活性炭的脫硫性能沒有顯著差異；當(dāng)秸稈和氯化鋅的混合比例為1∶2時(shí)，秸稈基活性炭的脫硫性能最為穩(wěn)定，清潔效益最大，此時(shí)溫度為350 ℃，脫硫總耗時(shí)70 min；吸收有毒有機(jī)物硫化氫的總耗時(shí)為74 min；獲得的脫硫秸稈炭的比表面積為562.28 m2/g，有0.3851 mL/g的孔隙容量，這種性質(zhì)對(duì)吸收有毒氣體具有重要作用。

Chafidz等［27］以香蕉皮為原材料，以氯化鋅為活化劑，先在500 ℃下碳化，然后進(jìn)行ZnCl2活化、微波 (300 W) 或熔爐 (700 ℃)活化，最終獲得了香蕉皮基活性炭 (MAC)。研究結(jié)果顯示，微波活化得到的MAC的孔徑最大；微波和ZnCl2活化的MAC對(duì)機(jī)動(dòng)車排氣排放物中污染物(CO和CH)的吸附去除效果最好，其中對(duì)氣體CO的去除效率達(dá)到97.64%。

3.5 制備電器材料

Sandhiya等［28］首次嘗試從家禽糞便(PW)中合成N摻雜多孔活性炭，用于制造柔性超級(jí)電容器。經(jīng)KOH活化后，其單位面積電容量拓展了7.2倍；通過激活PW材料，超級(jí)電容器的能量密度由原來的16 W·h/kg上升至23 W·h/kg，與此同時(shí)，超級(jí)電容器的耐用性也提升了15%。此外，使用N摻雜活性炭制造的全固態(tài)柔性超級(jí)電容器(ASSFSC)顯示出21.5 W·h/kg的巨大能量密度。因此，使用活性PW衍生碳制造的超級(jí)電容器可以很容易地實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

Wang等［29］使用微波對(duì)富含雜原子的玉米芯進(jìn)行處理，制備活性炭用于高性能超級(jí)電容器的生產(chǎn)，結(jié)果表明：制備的N和O共摻雜多孔活性炭(MWAC)具有2508 m2/g的較大比表面積，其微型孔隙和中型孔隙較多，并且O、N元素含量高，分布繁雜；在工作電極、對(duì)電極和參比電極系統(tǒng)中，MWAC的比電容具有較大的優(yōu)勢(shì)，為560 F/g；在6 mol/L KOH水溶液電解質(zhì)中，MWAC產(chǎn)生的電流密度達(dá)到0.5 A/g；在以上條件下制備超級(jí)電容器，其電容量保持比例達(dá)到96.8%，即使在1 A/g的電流密度下經(jīng)過10000次恒電流充放電循環(huán)后其電容量也很穩(wěn)定。

4 展望

農(nóng)業(yè)廢棄物基活性炭是現(xiàn)有煤基活性炭的理想替代品。在前期研究的基礎(chǔ)上，今后要在以下幾個(gè)方面加強(qiáng)研究。

前驅(qū)材料研發(fā)。木質(zhì)素含量較高的材料材質(zhì)堅(jiān)硬，還田后不易腐爛，適合于制備比表面積大的活性炭，可用于環(huán)境保護(hù)。小麥秸稈和新疆的棉花秸稈等某些農(nóng)業(yè)廢棄物含有較多的碳、硅元素,能夠拓展活性炭原材料的收集范圍，有利于超級(jí)電容器性能的提升以及納米分子篩的創(chuàng)新化發(fā)展。

活性炭性能研究。活化試劑類型、試驗(yàn)溫度、過程耗時(shí)、原料與活化試劑的浸漬比等都會(huì)對(duì)所制備的活性炭性能產(chǎn)生影響。應(yīng)加強(qiáng)研究制成活性炭的孔結(jié)構(gòu)類型，通過預(yù)氧化處理提高活性炭的產(chǎn)率和吸附性能，著力降低碳化溫度和活化溫度，為生產(chǎn)應(yīng)用提供工藝參數(shù)。

制備工藝優(yōu)化。為了達(dá)到合理配置能源、減少成本損耗、改善活性炭的表面結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定產(chǎn)品性能的目的，在活性炭制備的過程中可以融合物理、化學(xué)2種活化工藝，循序漸進(jìn)地完成活化過程，同時(shí)利用微波輔助等提升物理活化的效率。

加大應(yīng)用領(lǐng)域。活性炭的巨大比表面積在污染物的去除上有著廣泛的應(yīng)用。此外，活性炭材料也可通過濕法冶金來回收貴重金屬。利用植物纖維、動(dòng)物糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物來制造活性炭，可以用于柔性超級(jí)電容器的開發(fā)和應(yīng)用。

產(chǎn)品綠色發(fā)展。農(nóng)業(yè)廢棄物種類多，廉價(jià)易得，由其制備的活性炭比表面積大，可以替代煤基活性炭，符合經(jīng)濟(jì)循環(huán)發(fā)展的理念。今后應(yīng)在保證活性炭高性能的基礎(chǔ)上，深入探討活性炭的綠色制備工藝，降低碳排放量及活化劑用量。