多孔碳化木强化生物滞留系统高效去除城市雨水中的苯并三唑

针对传统生物滞留系统对高溶解性污染物苯并三唑（Benzotriazole）去除效率低的问题，本研究创新性地采用CO2活化制备的多孔碳化木（PCW），通过批次实验和柱实验证实其最大吸附容量达175.12 mg/g，5小时达到吸附平衡，颗粒态PCW在生物滞留柱中实现>95%去除率且渗透速率提升9.5倍，为城市雨水中有机污染物治理提供了经济高效的解决方案。

　　

在城市雨水径流中，苯并三唑（Benzotriazole）作为一种广泛使用的工业添加剂（腐蚀抑制剂、飞机防冻剂等），因其高水溶性和持久性，已成为威胁水生生态系统的"隐形杀手"。传统生物滞留系统对其去除效率不足30%，而纳米吸附材料又面临成本过高的问题。北京建筑大学（Beijing University of Civil Engineering and Architecture）的研究团队独辟蹊径，从天然椴木出发，通过CO₂活化法制备出兼具高吸附性和优良透水性的多孔碳化木（PCW），相关成果发表在《Journal of Environmental Chemical Engineering》。

研究采用SEM、BET比表面积分析等技术表征材料特性，通过批次吸附实验比较不同材料的动力学性能，并设计生物滞留柱模拟实验评估实际应用效果。特别创新地对比了粉末状（P-PCW）和颗粒状（G-PCW）两种形态的性能差异。

【Characterizations of porous carbonized wood】

SEM显示CO₂活化使PCW表面产生大量介孔（孔径2-50 nm），比表面积达511 m²/g，是未活化材料的3.2倍。XPS证实活化过程引入了更多含氧官能团，为氢键吸附提供活性位点。

【Adsorption performance】

在pH 3-11范围内，PCW对苯并三唑的去除率保持>90%，最大吸附容量达175.12 mg/g，远超商业生物炭（48.3 mg/g）。吸附过程符合准二级动力学模型，5小时即达平衡。

【Column experiments】

颗粒PCW（4 mm）在5-15 mg/L进水浓度下保持95%去除率，渗透速率达52.5 mL/min，是粉末PCW的9.5倍，有效解决了生物滞留系统堵塞难题。

【Cost analysis】

尽管PCW生产成本是传统材料的2.5-55倍，但其单位污染物去除成本反而降低83%，且制备过程碳足迹减少62%。

这项研究开创性地将木质基多孔材料应用于雨水处理领域，提出的"介孔构筑-官能团调控-颗粒化设计"三重策略，不仅解决了苯并三唑去除难题，更为生物滞留系统的长效运行提供了新思路。特别是颗粒PCW在保持高吸附性能的同时显著提升透水性，这一"鱼与熊掌兼得"的突破，使得该技术具备规模化应用的潜力，对城市水环境治理具有重要实践价值。