综述：废弃生物质衍生生物炭综述：生产、表征及水体污染物评估的先进分析技术

这篇综述系统阐述了废弃生物质衍生生物炭（Biochar）的生产工艺（如热解Pyrolysis、气化Gasification）、表征技术（BET比表面积分析、FTIR、XPS等）及其在污染物（重金属Pb/Cd/As/Hg、新兴污染物ECs如药物/微塑料）检测中的应用，为环境修复和碳封存（Carbon Sequestration）提供关键技术支撑。

　　

Abstract
生物炭在环境可持续性和经济活动中扮演关键角色，其生产技术的绿色化趋势日益显著。热化学转化工艺（如300-900°C热解、>700°C气化）通过调控加热速率（5-50°C/min）、停留时间（5-120 min）和载气类型（N₂/CO₂）显著影响生物炭产率（20-80 wt.%）和理化性质。

Introduction
全球能源需求激增推动了对生物炭的研究，其原料涵盖农业废弃物、有机垃圾等。生物炭在土壤改良、废水处理（如去除难降解污染物）中表现卓越，但性能受热解温度、原料类型等参数制约。亚太地区生物炭市场年复合增长率（CAGR）达18%，反映出其应用潜力。

Proximate and Elemental Composition of Biomass
木质纤维素生物质（LCB）的工业分析（挥发分VM、灰分Ash）和元素分析（C:50-90 wt.%，O:5-40 wt.%）是评估其热转化特性的基础。固定碳（FC）含量直接关联生物炭的稳定性。

Biochar Conversion Technology
热化学转化技术中，水热液化（HTL, 200-400°C/10-25 MPa）和碳化（300-600°C）可定向调控生物炭孔隙结构（0.1-1.5 cm³/g）。微波辅助热解等新兴技术能提升比表面积至1500 m²/g。

Characterization Techniques

• FTIR：检测表面官能团（羧基/羟基），揭示污染物化学吸附机制。
• BET/XRD：分析孔隙结构和石墨化程度，关联污染物物理吸附能力。
• TGA：在200-900°C范围内评估热稳定性，指导实际应用场景选择。

Pollutant Detection
先进分析技术（GC-MS、ICP-MS）可将有机污染物检测限降至ng/L级，XPS则用于解析重金属（如As³⁺）的化学形态。

Future Perspectives
等离子体活化和催化共热解等创新工艺有望提升生物炭对微污染物（如抗生素）的靶向去除效率，而机器学习可优化生产工艺参数组合。

Conclusions
废弃生物质衍生生物炭在环境修复中展现出多维度价值，未来需整合跨学科技术以解决实际废水复合污染挑战。