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生物质多孔材料分类及应用生物质多孔材料是一类具有多孔结构和生物质组成的材料，其主要成分是植物纤维素和木质素。
生物质多孔材料在化工、环保、能源等领域具有广泛的应用。
根据材料的制备方法和结构特点，生物质多孔材料可以分为以下几类：1. 纳米多孔材料：纳米多孔材料具有较小的孔径（一般在1-100纳米之间），能够提供很大的比表面积，因此具有优异的吸附和分离性能。
常见的纳米多孔材料有炭黑、碳纳米管和石墨烯等。
这些材料在催化、电池、气体存储和吸附等领域具有潜在的应用价值。
2. 多孔生物质炭：多孔生物质炭是以生物质为原料，通过碳化和活化等工艺制备而成的一种多孔材料。
由于其具有大比表面积、高孔容和良好的化学稳定性，多孔生物质炭在吸附分离、催化剂载体和电催化等领域有广泛的应用。
例如，多孔生物质炭可以用作水处理材料，能够高效去除水中的重金属离子和有机污染物。
3. 纳米纤维素材料：纳米纤维素材料是指由纤维素纳米晶体组成的纤维素材料。
它具有较大的比表面积和良好的机械性能，因此在吸附、催化和生物医学等领域具有潜在的应用前景。
例如，纳米纤维素材料可以用于催化反应中的催化剂载体，也可以应用于药物传递和组织工程等生物医学领域。
4. 泡沫状生物质材料：泡沫状生物质材料是一种多孔、轻质的材料，具有较低的密度和较好的隔热性能。
它可以用作建筑材料、隔热材料和吸音材料等。
例如，泡沫状生物质材料可以用于制备热隔离保温材料，应用于建筑、飞机等领域。
5. 生物质纤维材料：生物质纤维材料是利用纤维素和木质素等天然纤维素材料制备而成的一种多孔材料。
它具有较高的比表面积和良好的力学性能，在吸附、隔音和过滤等领域具有广泛的应用。
例如，生物质纤维材料可以用于制备过滤材料，用于水和空气中的颗粒物的去除。
总之，生物质多孔材料具有多样化的分类和广泛的应用。
随着科学技术的不断发展，生物质多孔材料在环保和能源等领域的应用前景将会更加广阔。
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》篇一摘要：本文旨在探讨生物质基碳材料的制备方法及其在环境与能源领域的应用。
首先，我们将概述生物质基碳材料的基本概念和重要性。
接着，我们将详细描述其制备方法，包括原材料的选择、处理工艺和关键技术。
随后，我们将探讨这些材料在环境修复、能源存储和转换以及环境友好的能源利用等方面的应用。
最后，我们将对生物质基碳材料的发展前景进行展望。
一、引言随着人类对可再生能源和环保技术的需求日益增长，生物质基碳材料因其来源广泛、成本低廉、环境友好等优点，受到了广泛关注。
这类材料以生物质为原料，通过特定的热解、活化等工艺制备而成，具有优异的物理化学性能，如高比表面积、良好的导电性和化学稳定性。
在环境与能源领域，生物质基碳材料的应用具有巨大的潜力和广阔的前景。
二、生物质基碳材料的制备1. 原材料选择：生物质基碳材料的原材料主要包括农业废弃物、木材、纤维素、果壳等。
这些原料具有可再生、可降解的特点，是制备生物质基碳材料的理想选择。
2. 处理工艺：生物质基碳材料的制备过程主要包括预处理、碳化和活化三个步骤。
预处理阶段主要是对原料进行清洗、破碎和干燥；碳化阶段是通过高温热解将原料转化为碳材料；活化阶段则是通过化学或物理方法进一步增加碳材料的比表面积和孔隙结构。
3. 关键技术：在制备过程中，需要掌握的关键技术包括温度控制、气氛调节、催化剂的使用等。
这些技术对最终产品的性能和质量有着至关重要的影响。
三、生物质基碳材料在环境与能源中的应用1. 环境修复：生物质基碳材料因其大的比表面积和丰富的孔隙结构，具有良好的吸附性能，可应用于废水处理、重金属离子吸附、气体净化等领域。
此外，其还可以作为催化剂或催化剂载体，提高环境修复的效率。
2. 能源存储和转换：生物质基碳材料在能源存储和转换方面也具有广泛的应用。
例如，可作为锂离子电池、钠离子电池、超级电容器的电极材料，提高电池的能量密度和功率密度。
此外，还可以作为燃料电池的催化剂载体或电解质添加剂，提高燃料电池的性能。
生物质基气凝胶的应用近年来，生物质基气凝胶作为一种新型材料，正在广泛应用于各个领域。
其独特的性质和广阔的应用前景引起了人们的关注。
下面将介绍几个关于生物质基气凝胶的应用领域。
生物质基气凝胶在环境污染治理中发挥了重要作用。
由于其高比表面积和多孔结构，生物质基气凝胶可以有效吸附和催化降解有害气体和污染物。
例如，将生物质基气凝胶应用于废气处理中，可以吸附和分解有害气体，净化空气，改善环境质量。
此外，生物质基气凝胶还可以应用于水处理领域，用于去除水中的重金属离子和有机污染物，实现水的净化和回收利用。
生物质基气凝胶在能源领域具有广泛的应用前景。
生物质基气凝胶可以作为储能材料，用于制备超级电容器和锂离子电池等高性能储能装置。
此外，生物质基气凝胶还可以作为催化剂载体，用于制备高效的催化剂，提高能源转化效率。
例如，将生物质基气凝胶与金属催化剂复合，可以制备高效的催化剂，用于转化生物质废弃物为生物燃料，实现能源的可持续利用。
生物质基气凝胶在生物医学领域有着广泛的应用价值。
生物质基气凝胶具有良好的生物相容性和可降解性，可以作为药物载体用于控释药物、诊断和治疗。
例如，将生物质基气凝胶与药物复合，可以制备出具有缓释效果的药物载体，用于治疗肿瘤和其他疾病。
此外，生物质基气凝胶还可以应用于组织工程和再生医学领域，用于制备人工血管、人工骨骼和人工皮肤等生物医学材料。
生物质基气凝胶还可以应用于食品工业和农业领域。
生物质基气凝胶可以作为食品添加剂，用于改善食品质量和口感。
例如，将生物质基气凝胶应用于果蔬保鲜中，可以延长果蔬的保鲜期，减少食品浪费。
此外，生物质基气凝胶还可以应用于土壤改良中，用于提高土壤质量和农作物产量，实现可持续农业发展。
生物质基气凝胶作为一种新型材料，具有广泛的应用前景。
它在环境污染治理、能源领域、生物医学和食品农业等方面都有着重要的应用价值。
随着科学技术的发展和创新的推动，相信生物质基气凝胶的应用领域将会越来越广泛，为人类的生活和发展带来更多的益处。
生物炭在土壤重金属和有机物污染修复中的应用研究进展作者：梁慧李如美朱钰晓刘同金李瑞娟房锋来源：《安徽农业科学》2024年第06期摘要土壤中重金属和有机物污染既造成巨大经济损失，又严重威胁人类健康。
生物炭作为来源广泛、制备简单，比表面积大、表面官能团丰富、孔隙结构发达的材料，被广泛应用于农业、生态修复和环境保护领域。
从生物炭的来源与制备工艺、对污染物的吸附机理、影响因素以及在土壤重金属和有机物污染修复中的应用现状等方面进行了综述，同时对生物炭材料在土壤污染修复中的研究重点进行了展望，为生物炭在土壤污染修复中的应用提供参考。
关键词生物炭；重金属；有机物；土壤修复中图分类号 X 53 文献标识码 A文章编号 0517-6611（2024）06-0017-04doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.06.004开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Research Progress of Biochar for Remediation of Heavy Metal and Inorganic Pollutant in Soil LIANG Hui，LI Ru-mei，ZHU Yu-xiao et al（Institute of Plant Protection，Shandong Academy of Agricultural Sciences，Jinan，Shandong 250100）Abstract The pollution of heavy metals and organic matter in soil not only causes huge economic losses，but also seriously threatens human health.Biochar is widely used in agriculture，ecological restoration and environmental protection because of its wide range of raw materials，simple preparation method，large specific surface area，rich surface functional groups and developed pore structure.In this paper，the source and preparation technology of biochar，the adsorption mechanism of pollutants，the influencing factors and the application status of biochar in soil heavy metal and organic pollution remediation were reviewed.at the same time，the research focus of biochar materials in contaminated soil remediation was prospected，in order to provide reference for the application of biochar in soil pollution remediation.Biochar is widely used in agriculture，ecological restoration and environmental protection because of its wide range of raw materials，simple preparation method，large specific surface area，rich surface functional groups and developed pore structure.In this paper，the source and preparation of biochar，the adsorption mechanism of pollutants，the influencing factors and the application status of biochar in soil heavy metal and organic pollution remediation were reviewed.Finally，the research focus of biochar materials in contaminated soil remediation was prospected，in order to provide reference for the application of biochar in soil pollution remediation.Key words Biochar;Heavy metal;Organic pollutants;Soil remediation随着现代工农业生产的快速发展，大量的无机、有机类污染物进入土壤环境中。
改性壳聚糖对重金属离子的吸附研究和应用进展＊姚瑞华，孟范平，张龙军，马冬冬，亢小丹（中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室，青岛２６６１００）摘要壳聚糖是一种来源广泛、无毒、易降解的天然高分子材料，其分子中的羟基和氨基等功能团能形成活泼的界面，可以与重金属离子进行螯合，发生吸附作用；通过对壳聚糖进行适当的改性，可以提高壳聚糖的物理稳定性，选择吸附性。
综述了采用交联、交联模板、羧甲基化、Ｓｃｈｉｆｆ碱化、含氮、硫、磷等杂原子等方法对壳聚糖进行改性及其对重金属离子吸附的研究和应用进展。
关键词壳聚糖重金属离子吸附ＳｔｕｄｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌＩｏｎｓｂｙＭｏｄｉｆｉｅｄＣｈｉｔｏｓａｎＹＡＯＲｕｉｈｕａ，ＭＥＮＧＦａｎｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＬｏｎｇｊｕｎ，ＭＡＤｏｎｇｄｏｎｇ，ＫＡＮＧＸｉａｏｄａｎ（ＫｅｙＬａｂｏｆＭａｒｉｎｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｃｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１００）ＡｂｓｔｒａｃｔＣｈｉｔｏｓａｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔａｂｕｎｄａｎｔｎａｔｕｒａｌｐｏｌｙｍｅｒｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｎｏｎｔｏｘｉｃ，ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ，ａｎｄｃａｎｂｅｃｈｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｈｅａｖｙｍｅｔａｌｉｏｎｂｙｔｈｅａｃｔｉｖｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｗｈｉｃｈｉｓｍａｄｅｂｙｃｈｉｔｏｓａｎ＇ｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｓｕｃｈａｓｈｙｄｒｏｘｙｌ，ａｍｉｎｅｇｒｏｕｐｓ．Ｃｈｉｔｏｓａｎ＇ｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｈａｖｅｇｏｏｄｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｓｅｌｅｃｔｉｖｅａｄｓｏｒｂａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｓｔｕｄｉｅｓｏｆｉｔｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｗｈｉｃｈａｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｍｅａｎｓｏｆｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ，ｔｅｍｐｌａｔｅｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ，ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，ｓｃｈｉｆｆｂａｓｅｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ，ｃｈｉｔｏｓａｎｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ，ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ｓｕｌｐｈｕｒａｎｄｏｔｈｅｒｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｍａｉｎｌｙｏｎｔｈｅｉｒａｄ－ｓｏｒｐｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｉｅｓｆｏｒｍｅｔａｌｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃｈｉｔｏｓａｎ，ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｉｏｎ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ＊山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目（Ｎｏ．ＢＳ０３１２４）姚瑞华：男，１９８０年生，博士生，主要研究方向为水污染和控制技术Ｔｅｌ：０５３２－６６７８１８２３Ｅ－ｍａｉｌ：ｏｕｃｙｒｈ＠１６３．ｃｏｍ孟范平：通讯联系人，男，１９６５年生，教授壳聚糖（Ｃｈｉｔｏｓａｎ）是甲壳素（Ｃｈｉｔｉｎ）在碱性条件下水解并脱去部分乙酰基后生成的衍生物，又名壳多糖、氨基多糖、甲壳糖等，化学名称为β－（１→４）－２－氨基－２－脱氧－Ｄ－葡萄糖（图１）。
《生物质基碳材料的制备及在环境与能源中的应用》篇一摘要：本文综述了生物质基碳材料的制备方法、性质特点及其在环境与能源领域的应用。
随着对可再生能源和环保材料需求的增加，生物质基碳材料因其来源广泛、成本低廉、环境友好等优点，逐渐成为研究的热点。
本文旨在全面介绍生物质基碳材料的制备工艺及其在环境治理和能源开发中的应用前景。
一、引言生物质基碳材料是指以生物质为原料，通过特定的工艺方法制备得到的碳材料。
生物质包括农作物废弃物、林木废弃物、城市垃圾等，利用这些物质进行碳材料的制备不仅可解决环境问题，而且对开发绿色、可再生的新能源具有深远的意义。
本文旨在全面分析生物质基碳材料的制备过程以及其在环境与能源领域的具体应用。
二、生物质基碳材料的制备方法（一）热解法热解法是生物质基碳材料的主要制备方法之一。
将生物质材料在高温、无氧或低氧条件下进行热解，得到碳材料。
这种方法简单易行，且碳产率高。
（二）化学活化法化学活化法是通过化学试剂与生物质材料进行反应，再经过高温处理得到碳材料的方法。
这种方法可以调节碳材料的孔隙结构和表面性质。
（三）气相沉积法气相沉积法是在特定条件下，通过气相中的有机物分解并沉积在基体上，形成碳材料的方法。
这种方法可以制备出具有特定结构和性能的碳材料。
三、生物质基碳材料的性质与特点（一）多孔性生物质基碳材料具有丰富的孔隙结构，包括微孔、介孔和大孔等，有利于吸附和分离环境中的有害物质。
（二）高比表面积生物质基碳材料具有较高的比表面积，能够提供更多的反应活性位点，提高其在催化、吸附等反应中的效率。
（三）良好的导电性经过适当的处理，生物质基碳材料具有良好的导电性，可应用于电化学储能器件和电极材料等领域。
四、生物质基碳材料在环境与能源领域的应用（一）环境治理方面的应用生物质基碳材料因其多孔性和高比表面积的特点，常被用于吸附和分离环境中的有害物质，如重金属离子、有机污染物等。
此外，还可用于制备催化剂及其载体，提高污染物的降解效率。
含醛基的生物质基材料-回复含醛基的生物质基材料是一类具有醛基官能团的生物来源材料。
它们是从植物、动物或微生物中提取或合成的，并可以应用于多个领域，如医药、化工、能源和环境等。
本文将一步一步回答有关这一材料的相关问题。
第一步：什么是含醛基的生物质基材料？含醛基的生物质基材料是由天然生物质经过提取或合成得到的，具有醛基官能团的物质。
醛基是一种碳氧碳键组成的官能团，具有较高的反应活性。
生物质基材料可以来自植物、动物以及微生物等各种生物来源。
第二步：含醛基的生物质基材料的制备方法有哪些？制备含醛基的生物质基材料的方法多种多样。
一种常见的方法是从天然的植物或动物中提取含醛基物质。
这可以通过机械破碎、溶剂提取或水解等物理或化学方法进行。
另外，还可以通过生物催化合成和化学合成的方法来合成含醛基的生物质基材料。
这些方法可以根据具体的材料和需要进行选择。
第三步：含醛基的生物质基材料的应用领域有哪些？含醛基的生物质基材料在医药、化工、能源和环境等领域有广泛的应用。
在医药领域中，它们可以作为药物载体、生物活性分子的修饰剂以及组织工程材料等。
在化工领域中，含醛基的生物质基材料可以应用于聚合物合成、纳米材料的制备以及催化剂的载体等。
在能源领域中，它们可以用于制备高性能电池材料和储氢材料等。
在环境领域中，含醛基的生物质基材料可以用于废水处理、废气净化以及重金属离子吸附等。
第四步：含醛基的生物质基材料的优势和挑战是什么？含醛基的生物质基材料具有许多优势。
首先，它们是可再生的，来源广泛且易于获取，有助于降低对有限资源的依赖。
其次，含醛基的生物质基材料具有较高的反应活性和选择性，可以进行多样化的反应。
此外，它们还具有良好的生物相容性，有助于在生物医学应用中减少对人体的副作用。
然而，含醛基的生物质基材料也面临一些挑战。
首先，其性质和性能可能会受到原料来源的限制，因此需要对生物来源进行仔细选择和研究。
其次，含醛基的生物质基材料在反应中可能会产生副产物或污染物，需要采取适当的净化和处理方法。
生物质材料的结构与性能研究随着全球环境保护意识的不断提高，利用可再生资源来替代传统化石能源已经成为一项重要的任务。
而生物质作为一种重要的可再生资源，在能源、化工等领域拥有广泛的应用前景。
生物质材料是从天然生物质中提取的，由于其来源广泛、降解性好、低碳排放、均匀性好等特点，受到了人们的广泛关注。
然而，生物质材料作为一种比较新兴的材料，其结构与性能研究仍需深入。
一、生物质来源及种类生物质是指从植物、动物、微生物等而得到的可再生材料，可分类为原料基本特性、应用领域和细胞组成三种方式。
其中原料基本特性包括草本植物、木本植物、海藻等。
应用领域包括生物质燃料、生物质材料、生物质化学和食品等。
根据生物质来源的组成，可分为单体、糖类、蛋白质及脂肪等。
二、生物质材料的结构特点生物质材料的结构特点是其重要的性能基础。
生物质材料基本构成包括纤维素、半纤维素和木质素等组分。
其中，纤维素由β-D-葡聚糖组成，纤维素微晶区是纤维素的最基本单位，这种晶体结构是纤维素的物理化学性质及结构特性的重要来源。
半纤维素由多种单糖化合物组成，其分子链上含有醛酮基或羧基，使其具有改性能化特性，半纤维素居于纤维素的微晶区内，对纤维素具有结构上的交叉作用。
木质素是一种芳香多环化合物，是细胞壁的主要难降解物质，由于其含脂肪族基和芳香族基，使其能与纤维素形成的网络结构及半纤维素形成的物质基质连接在一起，形成完整的生物质基质结构。
三、生物质材料的性能特点生物质材料的性能特点包括生物降解性、分散性、粘度、吸附性、改性性等。
生物降解性是指生物质材料在自然环境下还原成其原初状态的能力，对于生物质材料的环境控制和再生利用具有重要意义。
分散性是指生物质材料粒子在溶液中分散的均匀程度，分散性良好的材料利于在溶液中发挥其特殊功能。
粘度是指溶液流动阻力的大小，是生物质材料生产和加工过程中的重要指标。
吸附性是指生物质材料对多种物质的吸附能力，包括吸附水、离子和有机物质等，是生物质材料活性表现的重要基础。
生物质材料的生物相容性与应用在当今科技飞速发展的时代，生物质材料凭借其独特的性能和优势，在众多领域展现出了广阔的应用前景。
生物质材料，顾名思义，是来源于生物体的材料，包括天然的生物质以及通过生物合成或生物加工得到的材料。
而生物相容性，是衡量这些材料能否在生物体内安全、有效地发挥作用的关键指标。
要理解生物质材料的生物相容性，首先需要了解什么是生物相容性。
简单来说，生物相容性是指材料与生物体相互作用时，不引起有害的生物学反应，如免疫排斥、炎症、毒性反应等，同时能够支持和促进正常的生理功能。
对于生物质材料而言，其生物相容性主要取决于材料的化学组成、物理结构、表面性质以及降解性能等因素。
以天然的生物质材料为例，如胶原蛋白、纤维素和壳聚糖等，它们本身就是生物体的组成部分，因此具有良好的生物相容性。
胶原蛋白是人体内含量最丰富的蛋白质之一，广泛存在于皮肤、骨骼、肌腱等组织中。
以胶原蛋白为基础制备的生物质材料，如胶原蛋白海绵、胶原蛋白膜等，在组织工程中被用于促进细胞生长和组织修复，因为它们能够模拟体内的细胞外基质环境，为细胞提供附着和生长的支架。
纤维素是植物细胞壁的主要成分，具有良好的机械性能和生物可降解性。
通过对纤维素进行改性和加工，可以制备出纤维素纳米纤维、纤维素水凝胶等生物质材料，这些材料在药物输送、伤口敷料等领域有着潜在的应用价值。
壳聚糖是一种从甲壳类动物外壳中提取的多糖，具有抗菌、止血、促进伤口愈合等生物活性，在生物医药领域得到了广泛的研究和应用。
除了天然的生物质材料，通过生物合成或生物加工得到的生物质材料也展现出了优异的生物相容性。
例如，通过微生物发酵合成的聚羟基脂肪酸酯（PHA）是一种可生物降解的聚酯类材料，具有良好的生物相容性和机械性能，在组织工程、药物载体等方面具有潜在的应用前景。
此外，通过基因工程技术改造的生物材料，如重组蛋白、基因修饰的细胞等，也为生物医学领域提供了新的工具和策略。
生物质材料的生物相容性不仅取决于其自身的性质，还与材料的使用环境和应用方式密切相关。
第２３卷第３期２０１５年９月纤维素科学与技术ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｌｌｕｌｏｓｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｊｌ．２３ＮＯ．３
Ｓｅｐｔ．２０１５
文章编号：１００４－８４０５（２０１５）０３－００６１－０８ＤＯＩ：１０．１６５６１／ｊ．ｃｎｋｉ．ＸＷＳ．２０１５．０３．０２
生物质基金属离子吸附材料的开发现状及应用前景
刘波，钱爽，陈飞，戴歆，任浩木（南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室，江苏南京２１００３７）
摘要：生物质及其衍生物种类丰富，性质多样，在生物质材料的开发中显示出众多的应用特性和功能特性。生物质原料表面粗糙，本身具有一定的与金属离子结合的能力，通过适当的改性使其可以在广泛的ＤＨ范围内对金属进行吸附沉淀处理，实现对金属离子的回收再利用。本文综述了现有生物质基金属离子吸附材料的原料、方法及吸附效果，同时讨论了现有生物质基金属离子吸附材料存在的问题及应用开发前景与方向。关键词：生物质；金属离子；改性；吸附材料中图分类号：ＴＱ３１７文献标识码：Ａ
近年来，随着科技的不断发展，金属成型、电池以及电解等行业排放的大量高浓度金属离子废水进入河流和湖泊中后，会造成严重的金属离子污染【ｌＪ。目前，化学沉淀法是处理金属离子污染的主要方法，但这种方法存在着成本高且容易引起二次污染等问题，而相比较而言生物质原料来源广泛，成本低廉，容易降解，其经改性后制备的金属离子吸附材料相比于其他金属离子吸附材料具有选择性强、去除率高、操作简单等优点［２】，是一种环境友好型材料。但是，由于这些改性的生物质基金属吸附材料一般无一定形状，在工业上应用尚有很多缺陷，仍需进一步研究探索。本文主要归纳了以常见生物质为原料开发的金属离子吸附材料的吸附效果，同时讨论了现有生物质基金属吸附材料存在的问题，为今后生物质基金属吸附材料的推广及拓展应用指出方向。
１生物质基材料的种类及来源生物质包括一切动物、植物和微生物及其排泄与代谢物等。生物质遍布全球，其种类繁多，资源丰富，地球上绿色植物每年产生的能量十分惊人，它等同于人类目前消耗矿物质能源的２０倍，或全世界人口食物总能量的１６０倍【３］。生物质原料，按照来源不同可分为：农林主产品（玉米、油菜、水稻等）、种植农业废弃物（如秸秆、椰子叶、甘蔗叶等）、园林废弃物（修剪的枝条、割草等）、林业废弃物（枝权柴、薪柴等）、养殖废弃物（动物粪尿、养殖场废水废渣等）、加工废弃物（稻壳、甘蔗渣、玉米芯等）、生活废弃物及人粪尿、能源生物（甜高粱、木薯等）等【４‘５Ｊ。
收稿日期：２０１５．０４．２０基金项目：２０１４年大学生实践创新计划项目（省级一般项目）；南京林业大学高层次人才引进科研启动基金（１６３１０５０１７）及青年拔尖人才基金（１６３１０５０７１）；２０１４年江苏省高校“青蓝工程优秀青年骨干教师”项目。作者简介：刘波（１９９０～），男，硕士研究生；研究方向：木材化学与生物质材料。｝通讯作者：任浩（１９７％），女，博士，副教授；研究方向：生物质能源与材料。ｒｅｎｈａｏｍｉｅ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｏｐ
万方数据６２纤维素科学与技术第２３卷
１．１木质纤维素资源木质纤维素资源主要包括植物及其废弃物，如秸秆、水果渣、藤蔓、落叶、杂草、果皮、树枝等物质。其数量庞大，有关数据显示，我国每年产出农林废弃物大约４０多亿吨，其中仅农作物秸秆就有７亿多吨，为全球最大的产出量国家［６】，随着科学技术的快速发展和人口数量的激增，这些废弃物每年以５％～１０％的速度递增，目前主要通过焚烧和填埋来处理这些废弃物，但由于焚烧造成严重的空气污染，而且废弃物填埋时，８０％的植物废弃物随着生活垃圾被一起填埋，这种方法不仅污染环境，而且浪费土地资源。因此，对植物废弃物的合理分类和有效利用是当前在改善环境和治理污染方面迫在眉睫的重要课题，木质纤维素资源的开发利用正是解决环境问题的重要切入点。例如，对木质纤维素的裂解及改性加工，开发生物质基吸附材料，使其具有组织结构疏松、纤维含量高、表面呈微孔状，半纤维素和木质素等填充在微孔网络中等特点。如果进一步通过对木质纤维素原料进行化学疏水改性，可以使其成为理想的天然生物质基吸附功能材料。
１．２动物废弃物动物废弃物主要包括动物粪便、残留毛骨、外壳等。如果不加任何处理直接排入环境，就会给环境带来重大负担，天长日久难于治理。例如，未经处理的粪便排放的化学需氧量（ＣＯＤ）超过了１３００万吨，占全国所有污染物排放的化学需氧量的４５％左右，氮和磷污染物排放量分别超过了１１０万吨和１６万吨，分别占全国所有污染物氮和磷排放总量的约２２％和３８％【７Ｊ。随意排弃这些废弃物容易造成水体富营养化现象，进而威胁水体生物的生存，还会传播疾病，影响居民健康。因此，合理的处理这些废弃物迫在眉睫。近年来，许多研究者正在关注应用动物废弃物改性开发吸附材料，应用于吸附金属离子，并取得了显著的吸附效果。综上所述，无论是动植物废弃物还是一部分生活垃圾，在金属离子吸附性材料的开发上都具有广泛的应用范围和开发潜力，如果能够在实际生活中，细分废弃物的种类，因材归类并改性，应用于新型材料的开发，不仅能降低垃圾处理量，减少环境污染，还可以变废为宝，实现“经济效益、社会效益和生态效益”的三效合一。
２生物质基金属离子吸附材料的现状２．１现有生物质基金属离子吸附材料的原料及吸附对象范围表１列出了近年来用于制备金属离子吸附材料的生物质基原料及可被吸附的金属离子范围。从原料上看，绝大多数已经开发利用的生物质基吸附材料的原料是植物类生物质废弃物，鸡蛋壳等动物及食品由来的非植物类生物质也有少量的开发研究。被吸附处理的金属离子对象，主要包括砷、铬、铅、锌、镍、镉、银、铜、铁、钴等重金属离子。这些离子，正是当前由于中国加工工业突飞猛进的发展带来的严重水体污染问题的重要污染源，如果能够通过生物质资源的深度加工实现高效的吸附处理，将对治理当今时代的环境和水污染问题作出重大的贡献，具有非常重要的现实意义。
表１生物质基金属离子吸附材料的原料及吸附对象
万方数据第３期刘波等：生物质基金属离子吸附材料的开发现状及应用前景６３续表１
当前，金属离子废水的处理方法主要有物理法（主要包括反渗透、溶剂萃取法、膜分离法、电解法等）、化学法（主要包括化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法等）和生物吸附法等。其中生物吸附法因其原料丰富、处理简单、环境友好，是一个新的开发方向【３５１。生物质材料主要成分为纤维素，其中含有大量的羟基，可通过纤维素表面改性等方式引入比羟基更有利于金属离子吸附的活性基团（如羧基、羟甲基、羧甲基等），从而改善其吸附性能；生物质原料不同，处理方法也大不相刚３６Ｊ。接下来，比较几种不同类型的生物质基离子吸附材料的开发现状、活性官能团种类及吸附能力。
２．１秸秆基离子吸附材料秸秆，又称禾秆草，是指水稻、小麦、玉米等禾本科农作物成熟脱粒后剩余的茎叶部分，其中水稻的秸秆常被称为稻草、稻藁，小麦的秸秆则称为麦秆。近２０年来，煤、电、天然气在国内的普及以及各种丰富的工业制品，使得农村对秸秆的需求减少，大量秸秆剩余，如何处理大量秸秆成为一个引起热切关注的社会问题。不少地方农民不顾法律限制，仍然在田地里直接燃烧秸秆，引发了一系列问题，如空气污染、火灾、飞机无法正常起降等。纤维素、半纤维素及木质素是构成农业秸秆的三种主要化学成分，将其适当处理可得到优良的离子吸附材料【ｊ川。刘恒博等【３８］以小麦秸秆为原料，制备了原状小麦秸秆吸附剂（ｗＳ）、ＺｎＣｌ２微波改性小麦秸秆吸附剂（ｚｗＳ）和乙醇－ＮａＯＨ改性小麦秸秆吸附剂（Ａｗｓ）三种重金属离子生物吸附材料，结果表明，ＷＳ、ＺＷＳ、ＡＷＳ三种吸附材料对Ｃｄ２＋的吸附量分别为１７．８５７、６７．５６８、２１．７３９ｍｇ／Ｌ。陈素红等１３９Ｊ以玉米秸秆为原料，
以二乙烯三胺（ＤＥＴＡ）作为交联剂接枝三乙胺，制备了改性玉米秸秆吸附材料，结果表明，改性玉米秸秆对Ｃｒ６＋的吸附量达到２２７．２７ｍｇ／ｇ。Ｇｏｎｇ等［４０］以稻草秸秆为原料，利用梓檬酸为酸化试剂，对其进行改
性处理制备出一种稻草秸秆基阴离子型吸附剂，结果表明，改性稻草秸秆用量为２．０ｇ／Ｌ时，亚甲基蓝的去除率达到９８％。秸秆纤维作为世界上最丰富的再生性生物高分子资源之一，不论从资源的可持续利用，还是从生物体的反应性能出发，人们都对其寄予了很大的期望【４１１。通过对秸秆材料适当改性，改变原有的结构，引进新的功能基团（如阴离子化引入羧甲基），提高其反应性，可以加强秸秆材料的应用性能【４２］。秸秆改性材料中分子链上含有大量活性基团（酰氯、羧甲基等），可与重金属离子发生络合以及螯合作用：并且还可通过离子交换作用，达到最终去除重金属离子的目的【４引。
万方数据纤维素科学与技术第２３卷
２．２果皮基离子吸附材料果皮即果实的外皮，是由子房壁的组织分化发育而成的果实部分。在加工过程中，常常被当作废弃物丢掉，造成了极大地浪费。但果皮具有天然的交换能力和吸收特性，而且来源广泛，成本低廉，不需要再生，用作处理金属离子污染可大大降低处理费用。据统计，利用果皮作为吸附材料处理金属离子污染的费用一般不到活性炭处理成本的１０％，适用于天然植物材料较丰富的地斟４４１。
倪平等【４５Ｊ以柚皮作为原料，采用单体嫁接和酯化反应的方法增长纤维素分子链，使其具有更复杂的空间网络结构，最终制备得到的改性纤维素ＣＰＰ—ＰＡＭ和ＣＰＰ—ＳＡ，对Ｃｄ２＋的最大吸附量分别达到１４８．７ｍｇ／ｇ
和１３１．４ｍｇ／ｇ。Ｍｕｎｕｓａｍｙ等【４６Ｊ以柠檬皮纤维素为原料，通过碱和草酸两步预处理方法对纤维素进行改性，
改性的柠檬皮纤维对Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、ｚｎ２＋、Ｎｉ２＋、Ｃｄ２＋等众多离子都具有较高的吸附能力，尤其对Ｃｕ２＋和Ｎｉ２＋离子吸附容量高达３４４．８３ｍｇ／ｇ和２８５．７１ｍｇ／ｇ。毛娜【４７Ｊ以橘子皮为原料，用氢氧化钾、乙醇和氯化钙进行
皂化处理，得到改性橘子皮生物吸附剂（ＳＣＯＰ），保持ｐＨ、温度和起始金属离子浓度不变的情况下进行吸附试验，结果表明ＳＣＯＰ对Ｚｎ２＋的最大吸附量达到９２ｍｇ／Ｌ。综上所述，果皮经简单的制备，可用于去
除污水中的金属离子，有较好的应用前景。
２．３甘蔗渣离子吸附材料甘蔗渣中约含有４５％的纤维素、１８％的木质素和２８％的半纤维素［１４，４８］，具有大量的醇羟基和酚羟基，尤其是在纤维素中，含有大量的游离醇羟基。利用其含有大量羟基的特点来开发金属离子吸附材料，既可使过剩的纤维素资源得以充分利用，而制备出的可降解的金属离子吸附材料还可以部分代替石油基产品，减少了石油基产品对环境带来的污染问题。Ｎａｄａ掣４啦５０】以甘蔗渣、木屑等农林废弃物为原料，用氯磺酸进行改性，制备了含有较高吸附能力磺酸基团的离子吸附材料，结果表明，磺化后的木浆和蔗渣对Ｃｄ２＋的最大吸附量分别达到１７０ｍｇ／Ｌ和２３０ｍｇ／Ｌ。
