综述：活性水热炭与生物炭的结构和吸附性能比较：机器学习分析及新型动力学与热力学视角

本文系统比较了生物质衍生的活性水热炭（AHC）与生物炭（ABC）的结构特性与吸附效能，通过FTIR、BET、SEM-EDS等分析技术揭示AHC具有更高比表面积（1368.191 m2/g）和氧化度，对亚甲基蓝（MB）和环丙沙星（CIP）的吸附容量分别达1076.38 mg/g和1014.58 mg/g。研究创新性提出耦合热力学-动力学模型，并采用高斯过程回归（GPR）构建高精度预测模型（R2>0.999），为环境污染物治理提供新策略。

　　

Abstract
活性水热炭（AHC）与生物炭（ABC）作为生物质衍生的碳基吸附剂，在废水处理领域展现出显著差异。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、比表面积分析（BET）、扫描电镜-能谱（SEM-EDS）等表征手段发现，AHC具有更发达的孔隙结构（1368.191 m²/g）和含氧官能团，而ABC则呈现更高芳香性。在优化条件下，AHC对MB和CIP的吸附容量分别达到1076.38 mg/g和1014.58 mg/g，显著优于ABC的712.37 mg/g（MB）和596.86 mg/g（CIP）。

Introduction
随着工业发展，含药物和染料的废水污染问题日益严峻。传统处理方法如高级氧化工艺（AOPs）存在能耗高、二次污染等缺陷，而吸附法因成本低、操作简便成为研究热点。本研究以扁桃壳（含42%纤维素、32%半纤维素）为原料，通过水热碳化（HTC）和热解分别制备水热炭（HC-200）与生物炭（BC-500），再经KOH活化获得AHC与ABC。

Surface chemical functionality
FTIR分析显示，AHC在3400-3335 cm^?1处存在显著O-H伸缩振动峰，证实其富含羧基。XRD图谱表明ABC具有更有序的石墨微晶结构，而拉曼光谱中AHC的I_D/I_G比值（1.03）高于ABC（0.91），说明其碳网络无序度更高。

Conclusion
活化过程使HC-200比表面积提升54倍，ABC提升23倍。GPR模型成功预测吸附行为，误差率低于0.1%。研究证实AHC更适用于处理极性污染物，而ABC对芳香类化合物具有选择性吸附优势。该成果为定制化吸附剂设计及智能预测系统开发提供理论依据。

CRediT authorship contribution statement
Ali Akbari与Amin Sokhansanj共同完成实验设计与论文撰写，Khaled Zoroufchi Benis参与数据验证，团队声明无利益冲突。