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这篇综述聚焦入侵植物源活性炭（ACs）在处理含染料废水方面的应用。探讨其吸附性能、动力学、吸附类型、再生情况等，分析了利用入侵植物生产 ACs 的优势，为解决入侵植物危害和水污染问题提供了新思路，值得关注。
引言
入侵植物如空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）、牧豆树（Prosopis juliflora）、凤眼蓝（Eichhornia crassipes）和日本虎杖（Reynoutria japonica）等，对本土生态系统、农业生产和生物多样性构成严重威胁。它们的疯狂生长破坏了栖息地，打破了生态平衡 。以空心莲子草为例，原产南美的它在印度湿地大量繁殖，阻塞航道，危及当地生物多样性。牧豆树则在亚非地区泛滥，消耗养分，影响水资源。
这些入侵植物虽危害大，但生物量丰富，却常被闲置。比如空心莲子草在印度覆盖超 100 万公顷，凤眼蓝全球覆盖约 200 万公顷淡水系统，东方香蒲（Typha orientalis）在亚洲影响约 80 万公顷区域 。将这些生物量转化为活性炭（ACs），是环境管理和污染控制的好办法。
ACs 因高比表面积和多孔结构，在废水处理中潜力巨大。用入侵植物生产 ACs，既治理入侵植物危害，又为环境修复提供材料。像银胶菊（Parthenium hysterophorus）源 ACs 对亚甲基蓝的最大吸附量（Qmax）达 331.3mg/g，仙人掌果皮源 ACs 对碱性红 46 染料的Qmax高达 806.4mg/g 。相比化学沉淀、生物处理和膜过滤等传统污染物去除方法，ACs 吸附法成本低、环保，能去除多种污染物，优势明显。
现有相关综述在讨论入侵植物生物量转化为吸附剂用于农业生态系统和水处理时，存在局限性，未全面探讨吸附因素、模型、机制和吸附剂再生等。本综述全面评估入侵植物源 ACs 的吸附性能，为解决水污染问题提供参考。
入侵植物源活性炭的吸附性能
近年来，利用入侵植物源 ACs 去除废水中的染料备受关注。它能有效去除多种阳离子和阴离子染料。不同入侵植物源 ACs 对不同染料的Qmax和实验条件各有差异 。例如，银合欢（Leucaena leucocephala）豆荚源 ACs 对亚甲基蓝的Qmax为 584.3mg/g，紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）源 ACs 对刚果红的吸附量为 351.0mg/g 。这些数据表明，入侵植物源 ACs 在染料吸附方面表现优异。
吸附动力学
了解染料在入侵植物源 ACs 上的吸附动力学，对优化吸附过程至关重要。吸附动力学能揭示染料从水溶液中去除的速率。常用的伪一级（PFO）和伪二级（PSO）动力学模型可用于分析吸附数据 。通过这些模型，能深入了解吸附过程的速率控制步骤，为实际应用提供理论依据。比如，研究发现某些染料在特定 ACs 上的吸附更符合 PSO 模型，这意味着化学吸附在该过程中起主导作用 。
物理吸附和化学吸附
ACs 对染料的吸附主要包括物理吸附（physisorption）和化学吸附。物理吸附靠范德华力，吸附能低，无显著化学变化。化学吸附则涉及化学键形成，吸附更牢固 。在实际吸附过程中，两种吸附方式往往同时存在，相互影响。例如，在一些情况下，物理吸附先快速发生，使染料分子靠近 ACs 表面，随后化学吸附逐渐主导，实现更稳定的吸附 。
入侵植物源活性炭的再生
在实际大规模工业应用中，废弃 ACs 的再生十分关键。高效再生能提高吸附剂成本效益，减少处置对环境的影响 。再生的目的是去除吸附的污染物，恢复 ACs 的吸附位点。常见的再生方法包括热再生、化学再生等 。不同的再生方法对不同入侵植物源 ACs 的再生效果不同。例如，某研究表明，热再生法能有效恢复特定 ACs 的吸附性能，使其可重复使用多次 。
未来展望与建议
目前，合成入侵植物源 ACs 常用H3PO4、NaNO3和FeSO4等活化剂，但它们的残留可能危害环境和人体健康。未来研究应尝试用KHCO3、K2CO3、NaHCO3等更安全的物质替代 。此外，还需进一步研究优化 ACs 的制备工艺，提高其吸附性能和再生效率，以更好地应对水污染治理挑战。
结论
本综述表明，入侵植物源 ACs 在废水处理，尤其是染料去除方面潜力巨大。将入侵植物生物量转化为有价值的吸附材料，可同时解决环境管理和废物处理问题。众多入侵植物能生产高性能 ACs 用于染料吸附，吸附过程受 pH、ACs 用量、接触时间、污染物浓度等因素影响。未来，通过优化制备工艺和选择更环保的活化剂，入侵植物源 ACs 有望在水污染治理中发挥更大作用。
