农业工程学报

作者：牛文娟,余天赐,秦千惠,宋涛,须吴潇,杜赛,张亚超,张海燕,

关键词：生物炭, 电容去离子, 氮掺杂, 氧掺杂, 磷掺杂, 作用机制

基金：42

针对普通生物炭孔隙结构单一、比表面积较小和表面基团匮乏等特性难以满足电容去离子（capacitive deionization，CDI）电极需求等问题，该研究以花生秸秆为原料，研究了不同活化方式、氧化处理和不同元素引入对生物炭理化性能和电化学性能的影响。结果表明，两步活化法更适合P掺杂与氧化改性相结合，HNOsub>3/sub>水热氧化和空气氧化的综合掺氧效果最佳。N、P和O元素的引入能够改善生物炭的孔隙结构并增强其吸附作用，N-P-O共掺杂生物炭相较于未进行改性的生物炭比表面积最高可提升10.61倍，通过两步活法化并进行HNOsub>3/sub>水热氧化法处理得到的N-P-O共掺杂生物炭（APCNW）和两步活化法制备的P负载生物炭（APC）介孔体积从0.013增大至0.078 cmsu3/su/g，使其具有更好的离子扩散路径。更丰富的P、O元素能够使生物炭拥有更高的离子吸附能力及吸附容量；N-P-O共掺杂生物炭对Cusu2+/su的去除效果优于腐殖酸，生物炭表面O和P原子与Cusu2+/su之间的配位作用能进一步提高生物炭电极材料的CDI容量。其中，APCNW碳骨架结构完整，表面P-O基团丰富，O 1s分峰中-COOH/P-O-P和C=O/P=O官能团的联合占比达到53.1%，介孔表面积和介孔体积分别为82 msu2/su/g和0.078 cmsu3/su/g，对腐殖酸和Cusu2+/su的去离子容量分别为10.92和53.83 mg/g，相较于APC分别提高了110%和99%。研究可为电容去离子技术工业化处理污水提供参考。/

来源：2026年第4期

《农业工程学报》期刊编辑部

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