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早在20世纪初，Raphaelvon Ostrejko就发明了金属氯化物活化制备活性炭的工艺。20世纪20年代，在第一次世界大战中，活性炭作为吸附剂大规模应用于军事用途的防毒面具。20世纪40年代，活性炭的除臭效果得到了广泛应用，解决了数以百计的自来水厂水体恶臭问题。此后，随着生产工艺的日益发展，活性炭的性能不断提高，应用范围不断扩大，生产活性炭的原料也越来越广泛。
传统活性炭的制备多以木材、煤炭等为原料，但是资源有限、成本较高，并且会对环境造成污染。近年来，以生物质为原料来制备活性炭越来越被重视。笔者从生物质活性炭的应用领域进行简要的综述。
吸附剂
生物质活性炭具有丰富的孔隙结构，本身就具有良好的吸附性能，通过改性处理，可以增强对特定物质的吸附能力，广泛应用于污水处理，气体净化、存储，溶剂回收，工业脱色等各个领域。
液相吸附剂
生物质活性炭作为液相吸附剂主要用于废水的处理，包括废水中的重金属离子和有机物。用锯末制备的活性炭对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)均有良好的吸附效果，研究表明活性炭的吸附能力与浓度、pH 和吸附温度等因素有关，表面络合和离子交换是主要的去除机制。有研究者用杨树木屑制备了活性炭，在最佳条件下制备的活性炭对亚甲基蓝的吸附值为213 mg/g，超过国家水处理用活性炭一级品标准。另有研究者研究了椰壳基活性炭对2,4-二氯苯酚的吸附效果，吸附值达到了132 mg/g，pH效应和解吸研究表明离子交换机制参与了吸附过程。
气相吸附剂
生物质活性炭作为气相吸附剂的应用主要体现在对SO2、NO2等气体污染物的去除和对CO2、H2等气体的收集和存储。有研究者将核桃壳基活性炭运用于烟气脱硫的研究，结果表明烟气中水蒸汽和氧气的存在有利于活性炭脱硫，最佳条件下活性炭穿透硫容为252 mg/g。另有研究者用KOH活化李子核制备了高比表面积活性炭，活性炭对NO2的吸附性能与其表面的酸碱性质密切相关，在干燥条件下对NO2的最大吸附容量达到了67 mg/g。另有研究者研究了活性炭储氢量和微孔孔容之间的关系，认为吸附H2的有效孔径随气体压力的变化而变化。
催化剂或催化剂载体
活性炭中的石墨碳和无定形碳具有不饱和键，使其具有类似于结晶缺陷的结构，以及其特异的表面化学性质使其具有良好的催化性能。此外，由于活性炭具有发达的孔洞和巨大的内表面积，可作为催化剂载体，增大反应物与催化剂的接触面积，提高催化效率。
有研究者用浓硫酸对花生壳基活性炭进行改性处理，制备得到生物质基固体酸催化剂，通过表征发现固体酸表面含有大量的羟基、羧基和磺酸基，固体酸的酸强度大于HZSM-5，将其运用于催化油酸和甲醇的反应，酯化率达到90%。另有研究者采用竹活性炭为载体，通过溶胶-凝胶法制备得到TiO2/竹活性炭复合光催化剂，其对甲醛的去除率达96%。
电极和超级电容
活性炭具有良好的导电、导热性能，稳定的理化性质，较小的热膨胀系数，因而在电化学领域具有广泛的应用。
有研究者研究了HNO3处理生物质活性炭对其电容的影响，处理后活性炭的比表面积有所减小，而含氧官能团含量增多，电容提高为原来的8倍，他们认为含氧官能团的增多可能是电容提高的原因。另有研究者用HF溶液处理秸秆活性炭，制得的活性炭比电容达到了426F/g，活性炭循环3000次后的比电容仍保持在97％以上，酸处理可以除去活性炭中的无机成分，从而形成更加丰富的孔结构，为电解液提供运输通道，使得活性炭的比电容增大。
经过几十年的探究，人们对活性炭已经有了较为深入的认识，活性炭的原料来源和应用领域都在不断扩大。我国是活性炭生产大国，但是活性炭生产工艺仍然落后于西方发达国家，存在着生产效率低、环境污染严重等问题。优化生产工艺、降低生产成本、提高生产效率是当前亟需解决的问题。我国有着丰富的生物质资源，利用废弃的生物质资源创造性地开发活性炭的新用途，不仅可以解决环境污染问题，还可以达到变废为宝的目的，是今后研究的热点。此外，活性炭的吸附机理特别是活性炭对水中有机物的吸附机理还有待深入研究，表面官能团和吸附性能之间的关系还有待进一步探索。
内容来源：《化工新型材料》
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