Page 80 - 化工安全生产与环保技术

第三章 生物质材料资源化利用

方法无论在工艺复杂程度、成本，还是在对孔径分布的调控等方面都具有优势，
克服了单一物理活化法或化学活化法存在的缺陷，能够很好地制备出特殊孔隙分
布的生物质活性炭。活性炭由于低成本和多孔性被广泛用作液体或气体去除污染

物的吸附剂，对污水和烟气中的金属离子与有机物进行吸附脱除。活性炭对金属
离子吸附的机理主要是静电作用和离子交换作用。 而对有机物的吸附机理主要是：
石墨微晶结构的 π 电子与吸附质的相互作用；表面含氧官能团与吸附质的给受
电子作用；离子间的静电吸引和排斥作用。Chen 等发现由橙皮制备的生物质炭

可有效去除污染水体中的萘、硝基苯以及间二硝基苯等污染物。Klasson 等用棉
籽壳、杏仁壳、木质素和鸡粪制备生物质炭，经过水洗后在 650℃和 800℃下对
烟气中的汞进行脱除，脱除率达到了 95% 以上。Nowicki 等以李子核为原料，
KOH 为活化剂制备活性炭，并应用于 NO 2 的吸附去除，在干燥条件下活性炭对

NO 2 的最大吸附容量可达 67mg/g。
（三）电池电极
1. 锂离子电池（LIB）
Zhao 等用生物材料获得 2D 纳米结构电极，并用于锂离子电池阳极，以二

维的 MnO/C 纳米复合材料作为阴极，制得的锂离子电池可使混合动力装置在
4V 高压下运行，在 83W/kg 时表现出高达 100Wh/kg 的高能量密度，在 30Wh/kg
时高功率密度为 20kW/kg，5000 次循环后容量仍保持在 70%。Wang 等用玉米
秸秆废物制取多孔炭纳米纤维 / 纳米片混合物并用于锂离子电池，其比表面积
2
为 847m /g，0.1A/g 时的可逆容量为 578mAh/g，即使在 3A/g，可逆容量仍然为
454mAh/g。Zhou 等使用小麦秸秆作为锂离子电池前驱体制备互连的高度石墨化
炭纳米片，在 0.1C 下为 502mAh/g 的可逆容量，并且在 3000 次循环后，10C 下
保留容量为 139.6mAh/g。

2. 锂硫电池（Li-S 电池）
Li-S 电池系统被认为是继 LIB 后下一代储能技术的候选，其理论比容量高
达 1675mAh/g，且原料储量丰富、成本低、对环境无害。但由于其绝缘体性质，
活性物质利用率低，转化为 Li2S 时体积变化及 Li-S 的自放电等问题限制了它的

应用。阴极产生的多硫化物与锂阳极的可能反应对电池的电化学稳定性不利，可
以通过在隔板和硫电极之间插入多孔中间层解决这一问题，多孔炭夹层、功能夹
层和生物质衍生夹层均能取得显著效果。使用不同纹理和形态的炭，如微孔炭、

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