综述：利用水葫芦可持续生物增值促进农村生计和实现可持续发展目标

《Bioresource Technology Reports》：Sustainable bio-valorisation of water hyacinth for enhancing rural livelihood and achieving sustainable development goals

本综述创新性地提出通过简易回流法将松果生物质转化为功能碳材料（PCBM-1/2/3），成功构建具有超疏水（SHP）特性（最高水接触角153.4°）的生物基材料。该材料展现自清洁性与98.4%的油水分离效率，为生物质废弃物资源化提供了绿色技术路径（避免使用氟化物），在环境修复与可持续发展领域具有重要应用价值。

　　

材料与方法

以印度北阿坎德邦森林采集的松果生物质（PCB）为原料，经清洗、75°C干燥粉碎后（粒径~106 μm），通过单步回流法使用1-溴十六烷于乙腈溶剂中进行表面烷基化修饰，制备得到三种功能化碳材料PCBM-1、PCBM-2和PCBM-3。材料表征采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等分析手段，润湿性通过水接触角（WCA）测量仪评估。

超疏水特性表征

未改性生物炭（PCB-3）表现出强亲水性（瞬时吸水），而功能化材料PCBM-3表面可稳定支撑水滴达24小时以上。WCA测试显示PCBM-1、PCBM-2和PCBM-3的接触角分别为122.2°、145.4°和153.4°，其中PCBM-3达到超疏水标准（WCA≥150°）。XPS分析证实烷基链成功嫁接于碳骨架，C-C/C-H键比例显著提升（PCB-3为40.1%，PCBM-3增至71.8%），表面能降低与微纳级粗糙结构共同诱导超疏水行为。

PCBM-3材料的应用验证

基于超疏水/超亲油特性，PCBM-3被用于油水分离实验。材料可快速吸附油滴形成平展油膜，对柴油、汽油等油类的分离效率达98.4%。自清洁测试中，表面污染物可被水滴有效滚落，展示出良好的防污性能。该材料在含甲基橙的模拟废水中亦表现出染料吸附潜力。

结论

本研究开发了一种环境友好的生物质衍生碳材料制备策略，通过化学功能化成功构建出具有梯度疏水性的材料体系。PCBM-3作为超疏水材料在油水分离与自清洁领域展现应用潜力，为生物质废弃物的高值化利用提供了新思路。

作者贡献声明

Amritesh Kumar负责实验验证与论文撰写；Shivam Rawat参与数据分析与文稿修订；Nidhi Arora完成形貌表征；Rakesh K. Mishra提供资源与方案设计；Thallada Bhaskar主导项目规划与监督。所有作者声明无利益冲突。