综述：将大宗作物副产品转化为碳基吸附剂用于黄酮类化合物回收的关键热解参数、化学活化和吸附机制综述

（编辑推荐）本综述系统阐述了以农业废弃物（如果皮、谷壳等）为原料，通过热解（pyrolysis）和化学活化（H3PO4/ZnCl2/KOH）制备高孔隙度活性炭（AC）的技术路径，重点解析了氢键/范德华力驱动的黄酮类化合物（flavonoids）吸附机制，为制药和营养保健品行业提供了绿色高效的生物活性成分纯化方案。

　　

ABSTRACT

农业废弃物向高附加值产品的转化正成为可持续化学工程的研究热点。以果皮、谷壳和茎秆等富含碳的作物副产物为原料，通过精确控制热解温度（通常400-800°C）和化学活化剂（如H₃PO₄、ZnCl₂或KOH）的协同作用，可制备出比表面积超过1000 m²/g的活性炭（AC）。这种多孔材料表面丰富的羧基/羟基官能团，使其对黄酮类化合物展现出卓越的吸附选择性——槲皮素（quercetin）的吸附量可达200 mg/g以上，远超传统硅胶吸附剂。

吸附机制的双重驱动

研究发现，黄酮类化合物的捕获效率取决于两大关键因素：

1. 1.

   物理孔隙效应：2-50 nm的中孔结构可容纳黄酮分子（典型尺寸1-2 nm），而微孔（<2 nm）通过范德华力增强吸附能

2. 2.

   化学键合作用：AC表面的含氧基团与黄酮分子的酚羟基形成氢键网络，芦丁（rutin）的吸附焓变（ΔH）可达-25 kJ/mol

工艺优化图谱

通过响应面法（RSM）分析显示，磷酸活化在600°C时能产生最高达1.5 cm³/g的孔容积，而KOH活化更易创造超微孔结构。值得注意的是，柚子皮衍生AC对橙皮苷（hesperidin）的吸附符合伪二级动力学模型（R²>0.99），揭示其化学吸附主导的特性。

这些发现为设计靶向性生物活性物质回收系统提供了分子层面的见解，同时实现了"废弃物-功能材料-高值产品"的闭环转化，在降低制药工业碳足迹方面具有显著潜力。

Conflicts of Interest

作者声明不存在利益冲突。