综述：生物废弃物基活性炭纳米材料在废水处理中的最新进展综述

本综述系统梳理了近六年30篇文献，聚焦生物废弃物基活性炭（AC）纳米材料在废水处理中的应用。文章重点探讨了AC及其衍生材料（如介孔碳、碳纳米管CNTs、石墨烯GO）对重金属和有机染料的高效吸附机制，涵盖离子交换（ion-exchange）等关键技术，为水净化研究提供了前沿视角。

　　

Abstract

清洁饮用水是人类生存的基础需求，而工业发展导致的水污染使废水处理成为研究重点。活性炭（AC）基纳米材料因其高吸附性能成为核心解决方案，本文通过分析近六年30项研究，系统阐述了生物废弃物衍生AC在去除重金属（如Pb²⁺、Cd²⁺）和有机染料（如亚甲基蓝MB）中的突破性进展。

材料特性与制备

生物废弃物（如果壳、秸秆）通过热解活化制备的AC具有超高比表面积（500-1500 m²/g）和丰富官能团（-COOH、-OH）。研究显示，芒果皮衍生AC对Cr(VI)的吸附量达298 mg/g，而掺杂氮元素的核桃壳AC可将吸附效率提升40%。

关键机制

1. 重金属去除：依赖离子交换和表面络合，如ZnO/AC复合材料通过Zn²⁺与Pb²⁺的置换实现99%去除率。
2. 染料吸附：π-π堆积和静电相互作用主导，氧化石墨烯（GO）修饰的AC对刚果红（CR）的吸附符合Langmuir模型。

技术挑战

大规模应用中面临成本控制（$5-10/kg）和再生稳定性（5次循环后效率下降15%）问题。未来方向包括开发磁性AC（Fe₃O₄@AC）以实现快速回收。

结论

生物废弃物AC纳米材料兼具环保性与高效性，其设计策略为水处理提供了可持续路径，但需进一步优化工业化生产参数。