眾所周知，活性炭是一種優(yōu)良的吸附材料，對多數(shù)污染物均具有很好的吸附性能，是一種廣譜的吸附劑，其選擇性較差。其孔結(jié)構(gòu)中孔徑尺寸和數(shù)量直接影響用途和吸附效果。中孔活性炭因具有較大的孔徑結(jié)構(gòu)，更適合應(yīng)用于發(fā)酵液純化和大分子污染物的吸附；微孔活性炭因具有巨大的比表面積和較小的孔徑結(jié)構(gòu)，更適于作為電容器電極材料及甲醛、天然氣等小分子的吸附材料；表面官能團(tuán)含量較多的活性炭更適合于對金屬離子的吸附。為了達(dá)到去除特定污染物的目的，需對活性炭孔徑結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行調(diào)控。對活性炭的孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行定向調(diào)控，一方面有助于豐富和完善活性炭理論體系，另一方面也有助于拓展活性炭的專業(yè)應(yīng)用范圍。之前關(guān)于活性炭的研究多集中于制造方法的開發(fā)，今后，活性炭孔徑結(jié)構(gòu)及表面化學(xué)性質(zhì)定向調(diào)控制備新型功能活性炭吸附材料，將成為研究的熱點。
活性炭幾乎可以用任何含炭材料來制造，由于煤炭資源儲量豐富、便宜易得，在相當(dāng)長的一段時期內(nèi)，煤炭資源是我國制備活性炭的主要原料。隨著能源危機(jī)的加劇和生態(tài)意識的提高，人們認(rèn)識到生物質(zhì)類秸稈這種可再生資源在未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位。生物質(zhì)類資源成本低廉，灰分含量低，具備有利的天然結(jié)構(gòu)，易于形成發(fā)達(dá)的微孔，是制備活性炭的優(yōu)良材料，是今后環(huán)境友好材料新技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方向，值得進(jìn)行深入研究。越來越多的研究者選用生物質(zhì)類可再生資源為原料制備活性炭，目前以生物質(zhì)類作為原料制活性炭的理論研究相對較少且不深入，在活化劑作用下的碳化活化和成孔機(jī)理、制備工藝的影響因素、微孔介孔和大孔在制備中所需條件的差異性以及活性炭的功能化應(yīng)用等都缺少深入系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論研究，這極大地限制了其在活性炭制備方面的推廣和應(yīng)用。
濕地，被稱為“地球之腎”，其覆蓋地球表面僅有6％，卻為地球上20％的己知物種提供了生存環(huán)境，具有不可替代的生態(tài)功能，是重要的生態(tài)系統(tǒng)，也是珍貴的自然資源。因此，山東省政府高度重視并切實加強(qiáng)濕地保護(hù)與恢復(fù)工作，在政府的支持下，山東省把微山湖邊沿非基本農(nóng)田耕地，全部“退耕還濕”，打造南水北調(diào)沿線生態(tài)屏障。作為一種濕地植物，蘆竹對水質(zhì)具有良好的凈化能力，且種植費用低，利于維護(hù)，近年來微山湖區(qū)已先后栽植蘆竹10萬多畝，每年的產(chǎn)量巨大。目前蘆竹除了在造紙工業(yè)上有一定的應(yīng)用外，在其他方面的應(yīng)用還沒有得到大面積的推廣，造成了資源浪費。
以蘆竹為原料，焦磷酸為活化劑制備活性炭。 利用資源豐富的蘆竹為原料制備活性炭可為蘆竹的利用尋找到一個合理的出路，有效實現(xiàn)其資源化、高值化和商品化；不僅能節(jié)約煤炭資源，也降低了制備活性炭的成本，具有非常重要的現(xiàn)實意義。隨著水污染問題的日益嚴(yán)重，有效地治理水污染成為目前面臨的最重要問題。針對水體中污染物的復(fù)雜性，對活性炭吸附性能提出了更高的要求，活性炭性質(zhì)調(diào)控及其應(yīng)用研究己成為當(dāng)今活性炭材料研究的前沿和熱點之一，根據(jù)不同吸附質(zhì)的特點自由選擇制備活性炭吸附劑的條件及改性方法。
應(yīng)用于污水處理的活性炭產(chǎn)品的研制開發(fā)和應(yīng)用，關(guān)鍵在于制備出孔徑和表面化學(xué)性質(zhì)可控的，對目標(biāo)污染物吸附具有選擇性的高效活性炭產(chǎn)品，其技術(shù)難點在于如何在優(yōu)化制備高效活性炭工藝的同時，降低生產(chǎn)成品、簡化生產(chǎn)工藝，這需要解決以下技術(shù)關(guān)鍵：
1、以蘆竹為原料，焦磷酸為活化劑，制備活性炭，分別優(yōu)化普通加熱方式下和微波加熱方式下制備活性炭的工藝參數(shù)，確定最佳工藝條件。
2、明確活性炭孔徑結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)和吸附性能與加熱方式、活化劑種類、劑料比、活化條件等工藝參數(shù)之間的關(guān)系，為活性炭的研制開發(fā)及在污水處理方面的奠定理論依據(jù)。
3、探索出經(jīng)濟(jì)、合理、可行的改性方法，提高蘆竹活性炭對目標(biāo)污染物的選擇性，明確改性蘆竹活性炭的結(jié)構(gòu)性能與吸附質(zhì)效果之間的關(guān)系，確定吸附作用機(jī)理。
化學(xué)慧定制合成事業(yè)部摘錄
納米材料
