《Chemosphere》：Effect of KOH activation on the structural properties of durian peel biochar and its performance for PET microplastic removal
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•将榴莲外壳转化为氢氧化钾（KOH）活化生物炭，用于从水中去除PET微塑料。•KOH活化增强了生物炭的比表面积、孔隙发育和表面结构复杂性。•活化生物炭的PET去除率高达90.5%，与商业活性炭相当。•PET去除性能受活化诱导的结构变化影响显著。•KOH活化榴莲外壳生物炭作为一
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将榴莲外壳转化为氢氧化钾（KOH）活化生物炭，用于从水中去除PET微塑料。
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KOH活化增强了生物炭的比表面积、孔隙发育和表面结构复杂性。
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活化生物炭的PET去除率高达90.5%，与商业活性炭相当。
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PET去除性能受活化诱导的结构变化影响显著。
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KOH活化榴莲外壳生物炭作为一种可持续材料，在微塑料缓解方面具有应用潜力。
引言
微塑料（MPs）在水体环境中广泛存在，因其持久性、广泛分布及其潜在的生态影响已成为一项主要的环境问题（Rashid等，2025）。微塑料通常定义为尺寸小于5毫米的塑料颗粒，来源于较大塑料碎片的风化降解，或来自合成纺织品和个人护理产品等一次来源（Kumar等，2025）。其微小的尺寸使其能够在水系统中传输，并增加了被水生生物摄入的可能性，从而引发对生态风险及其通过食物链潜在传递的担忧（Jeong等，2024）。尽管传统的水处理和污水处理工艺可以去除大部分微塑料，但完全消除仍然具有挑战性，尤其是对于较小颗粒（Bodzek等，2024；Romphophak等，2024）。因此，开发高效且可持续的微塑料去除材料受到了越来越多的关注。在现有方法中，多孔碳材料凭借其低成本、结构可调性以及在水处理系统中的适用性，已成为极具前景的候选材料（Olubusoye等，2024；Llopart-Roca等，2025；Sayed等，2025）。
在各类微塑料聚合物中，聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）由于其广泛应用于饮料容器、食品包装和合成纺织品而被大量生产，并在水体环境中频繁检出（Joseph等，2024）。其相对较高的密度、化学稳定性以及相对于聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）等聚烯烃更高的极性，影响了其在环境中的行为及与碳材料的相互作用（Song等，2025；Alexiadis等，2026）。PET也被鉴定为污水系统中的主要聚合物之一，在污水处理厂进水中的浓度为24.9–680 μg L?1，在处理后的出水中的浓度高达23.1 μg L?1（Tian等，2023）。在饮用水处理方面，原水中报告有9.63 ± 1.52 μg L?1的微塑料和纳米塑料，其中PET和PP被鉴定为主要聚合物（Xu等，2024）。在某些废水流中报告了更高的微塑料水平，包括填埋场渗滤液中的49.0–507.6个 L?1，其中PET占已鉴定微塑料的45.30%（Qin等，2024），以及工业洗衣废水中高达6900个 L?1（716 μg L?1）（Iordachescu等，2024）。综合上述发现，微塑料的广泛存在不容忽视，也支持了PET作为评估微塑料去除技术的环境相关目标的合理性。
生物炭是一种通过生物质在限氧条件下进行热化学转化而生产的高碳含量材料，作为环境修复的可持续材料受到了广泛关注（Rajput等，2024）。其理化性质可通过原料选择和后处理工艺进行调控，从而开发出具有不同结构特征的多孔碳材料（Muema等，2024；Awad等，2024）。在各种改性策略中，氢氧化钾（KOH）活化因通过碳刻蚀和孔隙打开反应促进孔隙发育和增加可及比表面积而被广泛认可（Laishram等，2025；Sharma等，2025）。这些结构变化可显著改变吸附位点的可及性，并影响污染物与生物炭表面的相互作用。农业废弃物因其丰富、低成本以及废物资源化潜力而成为生产此类材料的理想原料。特别是，榴莲（Durio zibethinus）外壳是东南亚地区丰富的木质纤维素副产品，具有高碳含量和适用于生物炭生产的特性（Abbaci等，2022；Dong等，2024；Cano等，2025）。
尽管基于生物炭的材料已被越来越多地用于微塑料去除研究，但大多数先前研究主要关注纳米塑料或相对较小的微塑料，其去除机理通常被解释为吸附、比表面积、孔隙可及性和理化相互作用（Wang等，2020；Dizbay-Onat等，2026）。在这些体系中，小颗粒尺寸有利于与生物炭表面紧密接触，使吸附相关过程发挥主导作用。因此，活化诱导的比表面积和微孔度的增加通常被认为是控制去除性能的关键因素。
然而，这些基于吸附的解释是否适用于较大尺寸的微塑料仍存在不确定性。本研究中调查的PET颗粒（20–53 μm）比KOH活化过程中通常生成的微孔（<2 nm）大几个数量级，属于污水处理系统和环境中常报道的尺寸范围。在此条件下，直接的孔隙填充在物理上不太可能实现，表明吸附保留可能受非传统孔隙控制吸附的机理支配。尽管KOH活化被广泛用于增强生物炭的质构特性，但活化诱导的结构特征（如表面粗糙度、裂纹、孔隙开口和可及表面空腔）对环境相关的PET微塑料保留的贡献程度仍知之甚少。弥补这一知识空白对于建立生物炭基微塑料缓解更为现实的构效关系至关重要。
因此，本研究调查了KOH活化对榴莲外壳生物炭结构特性的影响及其在PET微塑料去除中的性能。特别关注活化诱导的孔隙结构和表面特性变化与PET保留行为之间的关联。研究结果揭示了生物炭体系中结构与保留之间的关系，为开发用于环境相关微塑料缓解的可持续材料提供了贡献。
章节摘要
微塑料制备
以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶作为微塑料生产的原材料。将瓶子手工切割成约1 × 1 cm的碎片，并使用UVA灯（OSRAM BL 8W/78 G5，315–400 nm）进行28天的紫外（UV）老化处理，以模拟环境光氧化风化。每3天手工翻转PET碎片一次，以确保紫外线均匀照射。老化后，将碎片进行低温研磨和筛分，以获得粒径在
形貌分析
图1A展示了在不同热解和活化条件下制备的榴莲外壳生物炭的场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）图像。DPB-350的表面相对光滑致密，可见的孔隙发育有限，表明在较低热解温度下挥发分逸出不完全，结构演化受到限制。相比之下，DPB-550显示出更为不均匀的形貌特征，以表面裂隙、裂纹和破碎的碳结构为特征，反映了增强的
结论
本研究成功地将榴莲外壳转化为KOH活化生物炭，该材料具有增强的结构特性，可用于从水体系中去除PET微塑料。与未活化生物炭相比，KOH活化显著增加了比表面积和孔隙发育，对20–53 μm颗粒的PET去除率达到86.83–90.50%，与商业活性炭相当。
结果表明，活化诱导的表面发育在PET
CRediT作者贡献声明
Sudarat Woeisan：撰写——审稿与编辑，撰写——原稿，验证，方法论，调查，形式分析，概念化。Sandhya Babel：撰写——审稿与编辑，验证，监督，方法论，概念化。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的竞争性财务利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
第一作者感谢泰国thammasat大学诗琳通国际技术学院提供的"优秀泰国学生奖学金"，以及泰国thammasat大学提供的研究类博士奖学金。
Sudarat Woeisan|Sandhya Babel
