張 震，田 追，楊 斌，楊金輝，周書(shū)葵，于秀明，朱文韜

（南華大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421001）

0 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，添加劑和化工合成用品的用量急劇增加，導(dǎo)致水體中重金屬的種類(lèi)和濃度日益增加，水體污染已經(jīng)成為全球關(guān)注的主要環(huán)境問(wèn)題。因此，如何經(jīng)濟(jì)、有效的去除水體中的重金屬成為了環(huán)境治理的熱點(diǎn)問(wèn)題。

目前，多采用混凝絮凝、沉淀等不同的處理技術(shù)以去除水體中的重金屬。

與其他技術(shù)相比，吸附技術(shù)是一種更好的選擇，但其吸附材料的種類(lèi)較為復(fù)雜，而碳質(zhì)材料，特別是生物炭吸附劑的精制是最有希望的解決方案之一。

生物炭吸附劑是以生物質(zhì)為原料，在溫度為300～1 000 ℃下，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的反應(yīng)和轉(zhuǎn)化，包括解聚/再聚合、芳構(gòu)化、脫羧，脫水和氣化，以及形態(tài)變質(zhì)等工藝，形成具有高度發(fā)達(dá)孔隙度和表面積的碳質(zhì)塊體。

碳質(zhì)塊體能形成高比表面積（＞3 000 m2/g），已使用在實(shí)際污染物的去除過(guò)程中。截止目前，已發(fā)表了很多關(guān)于生物炭吸附劑去除水體污染物的研究，并且闡述了針對(duì)水體中重金屬的吸附效果和機(jī)理。

另外，因其可調(diào)節(jié)的表面結(jié)構(gòu)和功能性，生物質(zhì)可用作可再生能源。在經(jīng)過(guò)熱化學(xué)處理后，生物質(zhì)的高碳含量轉(zhuǎn)化為高能生物炭。

作為為數(shù)不多的成熟熱化學(xué)方法之一，用于處理生物質(zhì)和基于生物的廢物，以產(chǎn)生高能炭以及石油和天然氣產(chǎn)量。

近年來(lái)，熱解受到了最多的關(guān)注和討論。熱解產(chǎn)物的擴(kuò)散和效率受到工藝因素的嚴(yán)重影響。溫度、升溫速率、停留時(shí)間和其他熱解工藝因素都會(huì)影響生物炭的生產(chǎn)。

生產(chǎn)生物炭的方法包括熱解、氣化、水熱炭化和其他方法。

基于生物炭的性質(zhì)，生物炭被用于吸附材料、催化和土壤補(bǔ)劑等一系列應(yīng)用。

基于這些應(yīng)用，炭的改性，如提高比表面積和孔率或生成含氧官能團(tuán)，對(duì)于提高生物炭的反應(yīng)活性至關(guān)重要。

論述了生物炭改性方法，其次，總結(jié)了改性生物炭吸附劑對(duì)水體中重金屬的去除效果與機(jī)理，同時(shí)，分析了各種不同因素對(duì)生物炭吸附劑去除重金屬效果的影響，并做了總結(jié)展望。

1 生物炭吸附劑的改性方法

原始生物炭吸附劑在以下幾個(gè)方面面臨挑戰(zhàn)：

（1）與活性炭相比，原始生物炭具有較差的重金屬離子（例如Cr6+、As5+、Pb2+）吸附能力，這是因?yàn)槠淇紫堵瘦^低，比表面積有限，吸附位置和官能團(tuán)較少，而通過(guò)物理、化學(xué)和熱改性技術(shù)可進(jìn)一步提高生物炭吸附劑的吸附性能。

（2）不同類(lèi)型的生物炭吸附劑可根據(jù)目標(biāo)吸附質(zhì)的類(lèi)型（陰離子/陽(yáng)離子、極性/非極性、有機(jī)/無(wú)機(jī)、親水/疏水）擴(kuò)展生物炭的應(yīng)用。另外，根據(jù)改性類(lèi)型的不同，生物炭可分為設(shè)計(jì)型、智能型和工程型3 種類(lèi)型。

（3）近年來(lái)，生物炭吸附劑的改性可通過(guò)各種方法進(jìn)行，例如酸/堿處理、羧化、胺化、有機(jī)溶劑處理、表面活性劑改性、生物炭涂層、礦物氧化物浸漬、蒸汽活化、氣體吹掃和磁化等。

因此，應(yīng)在環(huán)境管理中開(kāi)發(fā)改性生物炭的概念，以提高生物炭吸附的效率。

3 種類(lèi)型生物炭及特點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 3 種類(lèi)型生物炭及特點(diǎn)Table 1 Three types of biochar and their characteristics

一般來(lái)說(shuō)，生物炭可在其生產(chǎn)的每個(gè)階段進(jìn)行改性：

（1）在制備裂解原料時(shí)，可選擇不同類(lèi)型的原料，或用酸、氨、鹽和蒸汽對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理。

（2）在熱解的過(guò)程中，可以設(shè)置不同的工藝條件。

（3）對(duì)于現(xiàn)成的生物炭產(chǎn)品，也可以對(duì)其進(jìn)行改性。

包括使生物炭脫水，去除可能導(dǎo)致焦油形成的低揮發(fā)性化合物，從而增加碳產(chǎn)量和孔隙率。

生物炭吸附劑的改性方法主要有酸改性法、堿改性法、金屬浸漬改性和其它改性法等。

1.1 酸改性方法

酸改性法通常使用適當(dāng)?shù)乃崛芤?，?duì)炭化過(guò)程中或炭化后的生物炭吸附劑表面官能團(tuán)的類(lèi)型和數(shù)量進(jìn)行改變，進(jìn)而修飾生物炭吸附劑的表面形狀和孔隙結(jié)構(gòu)，因此，酸改性可提高生物炭吸附劑的比表面積，增加孔隙率，降低灰分含量等，提高了對(duì)重金屬離子的吸附能力。

另外，酸處理會(huì)在生物炭表面產(chǎn)生正位，而表面羥基的質(zhì)子化會(huì)增加靜電引力。氧化增加了含氧官能團(tuán)，特別是羧基，這導(dǎo)致鉛吸附能力提高了近20 倍。

Nieva Lobos 等人進(jìn)行的研究結(jié)果表明，經(jīng)酸預(yù)處理后，生物炭的表面積從199 m2/g 增至557 m2/g，總孔隙體積從0.02 cm3/g 增至0.22 cm3/g。

HongboPeng 等人發(fā)現(xiàn)磷酸改性后的生物炭吸附劑與未改性的原生物炭吸附劑相比，表面積和含氧官能團(tuán)的數(shù)量均有所提高，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，表面積對(duì)改性生物炭吸附劑的吸附量有顯著影響。

3 種吸附材料的SEM圖如圖1 所示。

圖1 3 種吸附材料的SEM圖Fig.1 SEMimages of three adsorption materials

由圖1 可以看出，改性后的甘蔗渣生物炭吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)更為發(fā)達(dá)，其含氧官能團(tuán)的數(shù)量種類(lèi)均有所增加，這說(shuō)明草酸改性后增加的含氧官能團(tuán)和增加的比表面積為重金屬離子的吸附提供了主要貢獻(xiàn)。

1.2 堿改性方法

堿改性的方法主要分為2 種，即對(duì)炭化過(guò)程中或炭化后生物炭吸附劑進(jìn)行孔道官能團(tuán)等結(jié)構(gòu)的更改修飾。

ZHANGXJ 等人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，用KOH 改性使桉木木屑生物炭的比表面積從12.49 m2/g 增至18.69 m2/g，總孔體積從0.03 cm3/g 增至0.40 cm3/g，大大提高了其對(duì)Cr(Ⅵ)的表面吸附能力，吸附量提高近一倍。

在堿類(lèi)試劑改性生物炭吸附劑中，改性試劑的種類(lèi)對(duì)改性效果產(chǎn)生的區(qū)別不盡相同，如KOH 改性污泥生物炭吸附劑時(shí)，K 離子可插入碳基晶格而導(dǎo)致生物炭膨脹，而NaOH 會(huì)與碳基質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而使生物炭的孔隙率提高，因此增大比表面積。

另有研究表明，改性劑如KOH 添加過(guò)量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致碳結(jié)構(gòu)坍塌，比表面積有所減小，所以，堿改性的原理和特性與酸改性類(lèi)似，均為改變灰分含量、孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積等。

1.3 金屬浸漬改性

有研究發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)纖維素生物質(zhì)具有較差的多價(jià)金屬元素性質(zhì)。因此，近年來(lái)的研究集中于通過(guò)納米化合物生成金屬氧化物功能化生物炭。

金屬浸漬是一種將金屬附著到生物炭上的方法，以增強(qiáng)其在不同應(yīng)用中的活性部位。在金屬浸漬中，生物炭充當(dāng)還原劑，由金屬納米粒子催化和碳化。

Park 等人研究了浸鐵生物炭，因其具有磁性，吸附劑很容易從水溶液中分離出來(lái)。此外，與其他金屬相比，鐵浸漬更經(jīng)濟(jì)，由于具有分離性能，故可以回收利用。

有研究以甘蔗渣為原料，進(jìn)一步熱解制備甘蔗生物炭，然后通過(guò)鐵水溶液活化制備含鐵生物炭衍生催化劑。浸漬后，比表面積和總孔體積分別為179.50 m2/g 和0.15 cm3/g。

Cruz 等人研究了氧化鋅的浸漬，因其具有良好的熱穩(wěn)定性和吸附能力。在這項(xiàng)研究中，玉米芯被熱解，并采用氧化鋅納米顆粒進(jìn)行浸漬。結(jié)果表明，比表面積從24 m2/g 增至35 m2/g，總孔體積從0.02 cm3/g 增至0.03 cm3/g。因此，金屬浸漬對(duì)生物炭吸附劑的性能表現(xiàn)出積極的影響。

1.4 其他改性方法

除上述酸堿試劑改性方法外，還有物理活化（氣體、微波）、氧化劑氧化、復(fù)合（礦物浸漬、負(fù)載納米顆粒）等方法，以增強(qiáng)生物炭對(duì)某些重金屬（例如Pb2+、Cu2+、Zn2+）的吸附能力。

Yang 等人通過(guò)物理和化學(xué)改性合成了3 種處理過(guò)的決明子生物炭吸附劑，根據(jù)熱力學(xué)分析，吸附過(guò)程是放熱和自發(fā)的，硫酸處理過(guò)的決明子生物炭吸附劑表現(xiàn)出最高的Cu2+吸附能力。

另有研究發(fā)現(xiàn)，生物炭復(fù)合材料球磨方法大大提高了吸附劑的去除效率，且在去除過(guò)程中涉及多種組合吸附機(jī)制。

上述所有改性方案均為生物炭吸附劑材料的表面改性方案，受化學(xué)品可引入的官能團(tuán)和可用于摻雜的生物炭表面的限制。

生物炭合成是一種具有更廣泛可能性的方案，用于設(shè)計(jì)和調(diào)整改性生物炭的功能。有許多種復(fù)合材料，如納米金屬氧化物/ 氫氧化物（如MnO、ZnO、MgO）、磁性氧化鐵（如Fe3O4、γ-Fe2O3）和功能材料（如石墨烯、CNT、LDH），可用于制備具有促進(jìn)應(yīng)用目的的改性生物炭。

2 生物炭吸附劑對(duì)水中重金屬的去除機(jī)理

改性生物炭吸附劑通常具有較高的比表面積、豐富的孔隙結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的離子交換能力和豐富的含氧官能團(tuán)，在吸附水中重金屬污染物中具有較好的應(yīng)用前景。

Zhang 等人證實(shí)了重金屬離子（Pb2+、Cd2+、Hg2+）在不同類(lèi)型含碳材料之間的吸附性能。生物炭吸附劑對(duì)水中重金屬的去除機(jī)制主要表現(xiàn)為離子交換、沉淀作用、絡(luò)合作用。表面吸附同樣也是去除重金屬的主要機(jī)制。

離子交換是生物炭吸附劑表面的羥基與羧基等有機(jī)含氧官能團(tuán)與不同的陰陽(yáng)離子進(jìn)行交換，而達(dá)到去除這些離子的目的。生物炭中的Ca2+、Mg2+、K+、Na+等礦物離子可與重金屬離子交換。

彭成法等人采用污水處理廠沉淀池脫水污泥制備的生物炭吸附劑對(duì)鉛等重金屬進(jìn)行吸附處理，經(jīng)紅外圖譜分析發(fā)現(xiàn)，生物炭中含有結(jié)構(gòu)類(lèi)似于氨基酸中氨基的伯酰胺、醇羥基、羧基等官能團(tuán)，重金屬離子可與其發(fā)生離子交換反應(yīng)，從而達(dá)到去除的目的。

化學(xué)沉淀是從水生環(huán)境中分離重金屬的最成熟和最普遍使用的處理技術(shù)。在沉淀過(guò)程中，水中溶解的重金屬與提供的沉淀劑反應(yīng)，形成不溶性化合物。使用最多的沉淀劑，如石灰或苛性鈉等分別用于形成氫氧化物沉淀、碳酸鹽沉淀等。然后，通過(guò)沉淀或過(guò)濾，從廢水中分離出形成的沉淀物。

不同的化學(xué)物質(zhì)，如鋁鹽、氫氧化鈣和鐵鹽，已被用作從廢水中分離有毒金屬的沉淀劑。鐵鹽對(duì)錫、汞、鎘、鉛、鉻和銀的去除表現(xiàn)出優(yōu)異的沉淀性能，但對(duì)硒、銻、鈷和錳出除的沉淀性能較差。

由于化學(xué)沉淀過(guò)程產(chǎn)生了大量污泥，需要進(jìn)一步的處理設(shè)施，然后再進(jìn)行處置。此外，廢污泥含有較高的鹽濃度，無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，故無(wú)法直接排放到環(huán)境中。

絡(luò)合作用指金屬離子和生物炭吸附劑表面的有機(jī)官能團(tuán)，如羥基、羰基和羧基等含氧官能團(tuán)，形成絡(luò)合物的過(guò)程。重金屬離子的外層空軌道會(huì)與這些含氧官能團(tuán)中氧原子上的孤電子對(duì)形成配位鍵，進(jìn)而生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，完成對(duì)重金屬離子的固定作用。

HongboPeng 等人通過(guò)研究證實(shí)，含磷基團(tuán)的改性生物炭吸附劑會(huì)與金屬離子形成配合物，從而增強(qiáng)對(duì)重金屬離子的吸附能力。因此，改性生物炭吸附劑對(duì)金屬離子的去除受到含氧官能團(tuán)與金屬表面絡(luò)合機(jī)理的控制。

與其他處理技術(shù)相比，由于吸附技術(shù)在去除水中重金屬方面具有顯著的效果，即使在較低的金屬離子濃度下，吸附劑制備的可行性、簡(jiǎn)單性和更好的再生行為，都使得吸附技術(shù)成為了一種更好的選擇。

這種低成本的吸附方法可用于從水溶液中有效的分離出有毒金屬。這些廢物作為與現(xiàn)有活性炭相比，活性炭具有經(jīng)濟(jì)、高效、良好的吸附能力、再生、回收金屬的再利用、無(wú)二次污染、抗菌性能和易于處理等優(yōu)點(diǎn)。

3 影響生物炭吸附劑對(duì)水中重金屬吸附性能的因素

通常重金屬的性質(zhì)種類(lèi)和吸附劑的表面性質(zhì)對(duì)水體中重金屬的吸附去除有較大影響。重金屬在生物炭材料吸附劑上的吸附行為可通過(guò)在各種條件下的批量實(shí)驗(yàn)來(lái)描述，包括溶液的pH 值、吸附劑用量、溫度等。

因此，研究不同條件下水中重金屬在生物炭吸附劑上的吸附行為，對(duì)去除水中重金屬的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

3.1 溶液pH 值的影響

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，溶液的pH 值對(duì)生物炭的理化性質(zhì)和對(duì)水中重金屬離子的存在形態(tài)、分布特征和吸附效率會(huì)產(chǎn)生影響。

李力等人用玉米秸稈制備的生物炭吸附劑對(duì)Cd(Ⅱ)進(jìn)行吸附試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著溶液pH 值的升高，生物炭吸附劑對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附能力增強(qiáng)；當(dāng)溶液pH 值低時(shí)，溶液中大量存在的H+與Cd(Ⅱ)均有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)作用，這也是因?yàn)殡x子交換和陽(yáng)離子-π 作用均被強(qiáng)烈抑制，生物炭吸附劑對(duì)Cd(Ⅱ)的吸附率減小。

3.2 溫度的影響

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，溫度也是影響生物炭吸附劑對(duì)水中的重金屬吸附效果的因素之一。溫度的不同，會(huì)對(duì)水中的重金屬在吸附劑上的形態(tài)分布、吸附方式均產(chǎn)生較為明顯的影響，從而影響重金屬的去除效果。

在生物炭吸附劑對(duì)重金屬的吸附過(guò)程中，由于吸附劑的種類(lèi)和吸附機(jī)理的不同，所產(chǎn)生的熱量也會(huì)有所區(qū)別，就會(huì)導(dǎo)致吸附劑的官能團(tuán)等與重金屬的離子交換等反應(yīng)不充分，因此，對(duì)吸附效果有較大的影響。

3.3 生物炭吸附劑用量的影響

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，一般情況下，重金屬離子的吸附量和生物炭吸附劑的投加量有關(guān)，增加投加量，可以提高重金屬離子的吸附量。同一生物炭吸附劑在固定數(shù)量濃度的重金屬溶液下可達(dá)到吸附飽和，但在不同金屬的溶液中，吸附效果是不同的。

姜禹奇等人進(jìn)行的吸附實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，水中的鎘離子吸附量與生物炭吸附劑的投加量成正相關(guān)，隨吸附劑投加量的增加而增加，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

同時(shí)，循環(huán)性能是考察吸附劑實(shí)際應(yīng)用潛力的一項(xiàng)重要指標(biāo)，因?yàn)殡S著循環(huán)次數(shù)的增加，吸附率下降可能與吸附劑本身?yè)p耗、孔體積和比表面積減少以及其官能團(tuán)數(shù)量減少等因素有關(guān)。

在吸附解吸過(guò)程中，一般受解吸液類(lèi)型、解吸濃度、解吸溫度和解吸時(shí)間的影響，在相關(guān)解吸再生的研究中，也發(fā)現(xiàn)直接溶劑法存在解吸效果差的問(wèn)題，因此，一些研究采用其他方法結(jié)合溶劑法，提高了吸附劑的再生性能，其中包括微波法、高溫焙燒、超聲法和微生物法等。

寧平等人開(kāi)發(fā)了微波-氯化鋅快速制取鋸末活性炭技術(shù)。在微波輻射下，樣品內(nèi)部迅速被加熱，由于氯化鋅和水分子急劇揮發(fā)，造成物料有更顯著的多孔結(jié)構(gòu)，活性炭比表面積增加，從而得到較高的再生性能。

高溫焙燒法解吸的鈉基蒙脫土二次吸附量相對(duì)較大，但遠(yuǎn)小于二次吸附量。高溫焙燒法在解吸過(guò)程中不能使層間的分子發(fā)生解吸，且解吸后的鈉基蒙脫土由于表面殘留的染料分子的排斥力作用，使其表面的空白吸附位難以被其他染料分子占據(jù)而使得解吸效果不理想。

超聲法利用剪切力和空穴形成的壓力沖擊以達(dá)到解吸的效果。因此，必須控制好提取作用強(qiáng)度，選擇合適的解吸方式才能有效地提高解吸效能。

4 生物炭的改進(jìn)應(yīng)用

4.1 生物炭光催化降解污染物

由于生物炭在光照下有產(chǎn)生活性氧的能力，而活性氧在天然水生系統(tǒng)光化學(xué)過(guò)程的污染物轉(zhuǎn)化中起重要作用。生物炭光催化降解污染物分為以下2個(gè)方面：

（1）生物炭的可溶部分，通過(guò)吸收光子，自身誘發(fā)形成激發(fā)三重態(tài)、氫氧自由基、單線(xiàn)態(tài)氧、超氧陰離子自由基和過(guò)氧化氫等活性氧來(lái)催化降解污染物。

（2）生物炭熱解時(shí)，在生物炭基質(zhì)表面形成的持續(xù)自由基、醌類(lèi)化合物及含氧官能團(tuán)對(duì)污染物降解有巨大的貢獻(xiàn)。

4.2 生物炭-微生物耦合技術(shù)

生物炭吸附劑豐富的孔隙結(jié)構(gòu)與可觀的比表面積為微生物提供了良好的生長(zhǎng)環(huán)境，附著在吸附劑上的微生物，可通過(guò)獲取吸附劑以及水中的污染物進(jìn)行自身的代謝活動(dòng)。目前，應(yīng)用較多的為生物活性炭濾、生物接觸氧化和人工濕地。

4.3 生物炭與堆肥技術(shù)聯(lián)用

堆肥是在人為控制的環(huán)境條件下，利用微生物的代謝作用降解固體廢物的產(chǎn)物。生物炭的化學(xué)成分可為微生物生長(zhǎng)提供碳源和礦物質(zhì)，自身多孔結(jié)構(gòu)可為其提供良好的生存環(huán)境，因此，可以將堆肥肥料和生物炭混合使用。

有研究證實(shí)，將比例為1∶1 的生物炭和肥料同時(shí)施用，可以顯著降低土壤孔隙水中的Cd 和Zn的濃度。

5 總 結(jié)

本文綜述了近年來(lái)生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化技術(shù)和生物炭的改性方法?；谏锾课絼?duì)水環(huán)境中的重金屬具有良好的吸附能力，為在工業(yè)廢水處理中有效地使用吸附劑，必須首先克服現(xiàn)有工藝中的缺點(diǎn)。

生物炭吸附劑對(duì)水環(huán)境中重金屬的去除效率和重金屬離子與水的分離主要取決于水質(zhì)條件，如離子強(qiáng)度、pH 值、金屬離子濃度和溫度，以及吸附劑性能，如表面形態(tài)、孔結(jié)構(gòu)、比表面積、官能團(tuán)等，這些條件對(duì)重金屬離子的金屬離子形態(tài)以及吸附劑特性對(duì)吸附行為的影響較大。應(yīng)適當(dāng)優(yōu)化吸附參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)重金屬離子與水環(huán)境的最大分離。

6 結(jié) 論

生物炭吸附劑以其獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性，不僅在吸附水中重金屬污染物方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在其他領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景，但其制備應(yīng)用的過(guò)程中仍存在以下一些問(wèn)題：

（1）應(yīng)進(jìn)行大量的研究，以分析經(jīng)濟(jì)型生物炭的應(yīng)用。盡管通過(guò)化學(xué)試劑對(duì)生物炭進(jìn)行表面改性提高了吸附劑的吸附能力，但發(fā)展中國(guó)家通常無(wú)法獲得這些技術(shù)。

雖然生物炭是一種經(jīng)濟(jì)可行的材料，可用于去除水生環(huán)境中的重金屬，且這些材料易于獲取，數(shù)量巨大，但需要經(jīng)驗(yàn)和足夠的技術(shù)將這些吸附劑集成到水/廢水處理應(yīng)用中。

（2）通常與未改性生物炭相比，化學(xué)改性生物炭表現(xiàn)出更高的吸附容量?；瘜W(xué)改性有利于良好的離子交換性能、大量的活性中心和開(kāi)發(fā)新的各種官能團(tuán)，有利于去除水生環(huán)境中的重金屬。這些化學(xué)改性在不同程度上增加了吸附劑的吸附能力，但同時(shí)也增加了成本，從而降低了它們與傳統(tǒng)方法相比的優(yōu)點(diǎn)。

該領(lǐng)域的研究主要針對(duì)所研究吸附劑材料的技術(shù)方面，但通常忽略了吸附劑的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)。吸附劑產(chǎn)生的成本主要取決于參數(shù)，包括來(lái)源、可用性、再生、穩(wěn)定性、使用壽命循環(huán)和吸附條件。因此，應(yīng)對(duì)吸附劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行測(cè)試。

（3）大多數(shù)低成本吸附研究是在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的實(shí)驗(yàn)中對(duì)合成廢水進(jìn)行的，缺乏對(duì)工業(yè)廢水處理應(yīng)用的具體實(shí)驗(yàn)研究。這也是為什么低成本吸附劑不能替代商用離子交換樹(shù)脂和活性炭的原因。

有研究發(fā)現(xiàn)，生物炭能改變水中重金屬的價(jià)態(tài)，但生物炭是否對(duì)水中不同類(lèi)型的重金屬均有此作用是未來(lái)重金屬污染治理研究的主要方向，所以，必須在這方面開(kāi)展更多的研究，以促進(jìn)低成本生物炭材料的試點(diǎn)和大規(guī)模應(yīng)用。

此外，發(fā)展中國(guó)家應(yīng)確定新的有效低成本吸附劑，用于去除水生環(huán)境中的重毒金屬。

（4）生物炭在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)上，可憑因其具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，用于農(nóng)田施入，從而改善土壤的理化性質(zhì)。另外，生物炭在催化劑、能源與環(huán)境領(lǐng)域也具有良好的前景。

（5）純粹的生物炭水環(huán)境生態(tài)效應(yīng)研究較少，大多還是生物炭的農(nóng)學(xué)效應(yīng)和環(huán)境修復(fù)效應(yīng)的研究和應(yīng)用。面對(duì)綠色發(fā)展，未來(lái)還要拓展思路，根據(jù)區(qū)域特征進(jìn)行生物炭研究，把生物炭的研究領(lǐng)域再拓寬一些，聚焦科技前沿和滿(mǎn)足社會(huì)的需要。

（6）在工業(yè)廢水處理中，生物炭吸附劑的水洗再生技術(shù)耗水量大，所以，應(yīng)進(jìn)一步提升生物炭吸附劑再生技術(shù)工藝，從而真正使得生物炭吸附劑高效清潔的應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。