综述：用于环境和工业应用的活性炭的可持续进展

《Environmental Progress & Sustainable Energy》：Sustainable advances in activated carbon for environmental and industrial applications

本文系统综述了活性炭的合成、改性及应用研究，重点分析了以农业废弃物和工业副产物为原料的物理、化学及微波活化法制备的活性炭特性，探讨了粉末、颗粒、片状及膜状不同形态对吸附性能的影响，总结了表面官能团修饰、金属掺杂及氮硫共掺杂等改性技术对提高比表面积、孔径分布调控及目标污染物吸附选择性的作用机制，并评估了其在染料、重金属、VOCs、药物残留及CO2吸附等领域的应用潜力，同时指出化学活化环境污染、材料批次差异及规模化生产限制等挑战，提出绿色活化工艺、复合材料及智能预测模型等未来发展方向。

　　

摘要

活性炭（AC）作为一种多功能且可持续的材料，在环境修复和工业应用中受到了广泛关注。本文对活性炭的合成、改性和应用方面的最新进展进行了全面而系统的分析，重点关注可持续发展。研究批判性地评估了各种制备技术，包括物理活化、化学活化、水热炭化和微波辅助方法，这些方法使用了可再生前体材料，如农业废弃物、工业副产品和天然生物质。文章还对比了不同物理形态（粉末状、颗粒状、颗粒丸和膜状）对吸附效率的影响。文章探讨了多种化学、物理和微波辅助改性技术，旨在提高活性炭的比表面积、孔隙率和功能选择性。文章强调了孔径分布（微孔、介孔和大孔）在吸附动力学中的作用，并解释了表面功能化、金属掺杂以及氮/硫处理如何使活性炭适用于特定污染物的去除。活性炭的应用领域涵盖染料、重金属、挥发性有机化合物（VOCs）、药物以及二氧化碳（CO₂）等温室气体的去除。除了概述实际应用外，本文还指出了其关键优势，如成本效益、资源循环利用性和可再生性。同时，也指出了目前面临的主要挑战，包括化学活化过程中的环境问题、材料性质的变异性以及规模化生产的限制。本文整合了绿色活化、混合复合材料、纳米技术和预测建模等新兴趋势，为研究人员和行业从业者提供了未来的发展方向。通过将技术创新与环境可持续性相结合，本文确立了活性炭作为未来生态工程解决方案的核心材料。

利益冲突声明

本提交的内容尚未发表，也未被任何机构考虑用于商业或关联用途。我们声明在所提交的工作中不存在任何商业或关联利益冲突。

数据可用性声明

由于本研究中未生成或分析任何数据集，因此不适用数据共享的规定。