《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》：Recent progress on carbonaceous materials and their composites as adsorbents for phenolic pollutants: A review
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酚类污染物因其毒性、难降解性和环境持久性成为重点治理对象，碳基材料及复合材料（如活性炭、生物炭、碳纳米管复合磁铁矿、黏土等）在吸附去除中表现高效。研究系统综述了2010-2025年间248篇文献，重点分析材料制备、表征及吸附性能，发现活性炭吸附效率最高，复合材料比单一材料更具优势。吸附动力学符合伪二级动力学方程，热力学参数显示吸附为吸热过程，再生实验证实材料可重复使用3-5次。讨论了pH、温度、污染物浓度等参数影响，指出实验室研究向实际应用转化的瓶颈在于材料稳定性和成本效益优化。
Muthanna J. Ahmed | Ioannis Anastopoulos | Fatma Marrakchi | Ioannis D. Manariotis
巴格达大学工程学院化学工程系，伊拉克巴格达10071
摘要
酚类化合物由于其低生物降解性、高毒性、持久性和生物累积潜力，被认为是对环境和公共健康有严重影响的优先污染物。多项研究表明，基于碳基材料及其复合材料的吸附技术是修复这些污染物的有效方法。本综述详细探讨了上述吸附剂在制备、表征及应用于多种酚类污染物方面的最新进展。碳基材料（包括活性炭、生物炭和碳纳米管）及其与磁性材料、粘土、壳聚糖、沸石等的复合材料在孔隙率和功能性方面表现出优异的性能。活性炭是最常用的吸附剂，在去除酚类污染物方面优于生物炭和碳纳米管。此外，碳基材料复合材料通常比其原始形式具有更高的吸附性能。酚类及其衍生物（如对硝基酚、对氯酚、2,4-二氯酚、对甲酚、间甲酚、间苯二酚或3-羟基酚）是研究最广泛的污染物。文中讨论了等温线、动力学、热力学、吸附机理及再生等方面的研究结果。伪二级方程和Langmuir/Freundlich方程能够很好地拟合大部分吸附数据。同时考虑了吸附剂性能对pH值、吸附剂用量、温度、接触时间和入口污染物浓度的依赖性。最后总结了重要发现、存在的局限性以及未来的研究方向。
引言
水无疑是所有生物体最宝贵的资源[1]。饮用水中存在不安全水平的污染物会对人类健康造成危害，可能导致胃肠道疾病、影响大脑或生殖系统，甚至引发癌症等慢性疾病。全球约有22亿人无法获得清洁的饮用水[2]。
酚类化合物是全球水源污染的主要来源之一[3]。由于具有致癌性和急性毒性，酚类污染物对人类健康和环境构成严重威胁。此外，酚类化合物还以其干扰内分泌系统和基因的毒性而闻名[4]。含有高浓度酚类化合物的饮用水可能导致肌肉痉挛（肌肉震颤）、步态异常，甚至死亡[5]。
美国环保署（USEPA）将酚类化合物列为优先控制污染物，其中包括11种化合物：酚、4-硝基酚、2-硝基酚、2,4-二硝基酚、2-氯酚、五氯酚、2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚、2,4-二甲基酚、2-甲基-4,6-二硝基酚和4-氯-3-甲基酚[6]。欧盟（EU）也将酚类及其衍生物列为重点关注污染物[7]。根据欧盟法规（EU Directive 2455/2001/EC）[8][9][10]，饮用水中总酚类的最大允许浓度（MAC）为0.5 μg/L，特定化合物的MAC为0.1 μg/L。
化工生产、石油精炼、化学品制造和木材加工等工业过程会释放大量酚类化合物副产物，这些物质常常进入水体[11]。因此，含有酚类化合物的废水在排放前需要进行处理。去除废水中的酚类化合物的方法有很多，包括吸附、絮凝、化学氧化和生物降解[12][13][14]。
吸附被认为是去除酚类化合物的有效方法，具有成本效益高、使用简便和效率高等优点[15]。许多文献综述专门讨论了使用各种吸附剂去除酚类化合物[16][17][18]，或者同时去除酚类化合物以及其他物质（如染料和农药）[15]。其他综述文章探讨了使用特定吸附剂（如活性炭[19][20]、过渡金属氧化物[21]、合成树脂[22]、分子印迹聚合物[23]和石墨烯材料[24]）去除酚类化合物的方法[19][20][21][22]。还有研究综述了多种回收和去除酚类化合物的技术，包括吸附、蒸馏、化学氧化、酶处理和电化学氧化[12][25]。
鉴于科学界对使用吸附方法去除和回收酚类化合物的浓厚研究兴趣，本文献综述涵盖了2010年至2025年间关于碳纳米管、活性炭、生物炭及其复合材料在吸附这些酚类污染物方面的应用。特别强调了不同吸附变量（如入口污染物浓度、初始pH值、温度和吸附剂用量）的影响，并详细讨论了等温线和动力学建模的应用。
部分内容
酚类污染物
酚类化合物是一种含有一个或多个-OH基团的芳香环结构的有机化合物。它们被广泛应用于多种工业过程，如颜料、聚合物、杀虫剂和药品的生产[26]。然而，由于这些化合物难以降解且具有毒性，将其排放到环境中可能会产生严重的负面影响[27][28]。
碳基吸附剂
根据Google Scholar和Scopus数据库中2010至2025年的248篇文献，碳基材料及其复合材料（如碳纳米管、生物炭和活性炭）被广泛用作有效的酚类化合物吸附剂。此外，磁性材料、粘土、壳聚糖和沸石是最常研究的复合材料。本节介绍了这些材料的制备、表征和性能。吸附剂的应用
碳基材料（如活性炭、生物炭和碳纳米管）及其与磁性材料、粘土、壳聚糖、沸石等的复合材料已被广泛用于去除多种酚类化合物[49][58][59][60][61][62][63][64][65][66][67][68][69][70][71][72][73][74][75][76][77][78][79][80][81][82][83][84][85][86][87][88][89][90][91][92][93][94][95][96][97][98][99]
再生与可重复使用性
为了使吸附过程在经济上可行且环保，吸附剂必须能够再生，并在多次吸附/解吸循环中保持其功能而不显著丧失性能[278]。因此，研究吸附剂的再生性和可重复使用性至关重要[279]。表5列出了所用材料、酚类化合物、吸附/解吸循环次数及吸附方法等信息。
局限性与未来趋势
尽管本研究探讨了使用碳基材料及其复合材料吸附酚类化合物的方法，但提供实际操作条件的指导和支持对于实现从实验室规模实验到实际应用的过渡至关重要。
现有文献的一个主要局限性在于，大多数研究集中在材料合成和表征、吸附效率以及等温线、动力学和热力学建模上[281]。这些研究具有重要意义。
结论
本综述介绍了含有磁性材料、粘土、壳聚糖、沸石等成分的碳基材料及其复合材料的制备和表征，这些材料被用作多种酚类化合物的吸附剂。根据收集的数据，最常用的碳基材料是活性炭，其次是生物炭和碳纳米管。这些材料具有良好的孔隙率和功能性。
CRediT作者贡献声明
Muthanna J. Ahmed： 撰写——审稿与编辑。
Fatma Marrakchi： 撰写——审稿与编辑。
Ioannis Anastopoulos： 撰写——审稿与编辑。
Ioannis D. Manariotis： 撰写——审稿与编辑。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
