全球范围内，水资源短缺日益严重，目前有超过20亿人面临水资源压力。据预测，到2050年这一数字可能几乎增加三倍，这是气候变化和人口增长导致的严重后果[1],[2]。清洁水资源的短缺严重威胁着生态系统的可持续性、环境以及人类健康。在孟加拉国，尤其是南部沿海地区，频繁发生的自然灾害不断恶化水质和可用性[3]。饮用水中盐度升高与一系列公共卫生问题有关，包括高血压、妊娠并发症、皮肤问题、呼吸道感染以及更容易感染蚊媒疾病[4],[5]。此外，化学和金属加工设施的工业排放也加剧了许多受影响水体的盐度升高[6]。
世界卫生组织报告称，近20亿人缺乏安全管理的饮用水，这凸显了迫切需要高效、可持续的降盐技术，推动了更易获取和节能解决方案的研究[8]。可持续用水对现代社会和经济至关重要[9]。然而，快速的工业化和人类活动给有限的资源带来了巨大压力，因此需要多种方法进行水处理和再利用[9]。随着水资源紧张地区的淡水来源减少，研究越来越多地集中在开发有效的低成本降盐方法上，以用于饮用水[10]。虽然反渗透和膜过滤等技术效果显著，但其高昂的成本和技术复杂性往往使其在农村地区难以应用。这自然引发了对更经济实惠的替代方法的兴趣，特别是基于吸附的方法[11],[12]。
孟加拉国拥有强大的农业部门，每年产生大量农业废弃物，尤其是黄麻秸秆（JS），这是纤维提取的副产品[13]。由于其高纤维素和木质素含量，JS是生产活性炭（AC）的理想材料[14]。活性炭以其去除水中氯的能力而闻名[15]，由于其较大的表面积和可变的孔结构（可通过多种活化技术进行修改），被广泛用于水净化[16]。它在废水处理中特别适用于去除有机污染物[17]。
活性炭特别适用于去除氯离子，因为其表面化学性质可调、孔径分布合理且吸附能力强，能够高效地针对特定离子物种[18]。选择氯离子作为研究对象，是因为它们在沿海和半咸水中的普遍存在、对健康的不良影响以及在农村地区缺乏实用的去除方法[5]。
使用KOH、NaOH、H?PO?、FeSO?和ZnCl?等试剂进行化学活化是一种常见的方法，可以增强活性炭的表面积和孔隙率，从而影响其最终的吸附特性[19]。在这几种试剂中，选择了ZnCl?和FeSO?，因为它们易于获取、能生成高表面积的活性炭，并且相对于KOH等强腐蚀性试剂具有相对的环境安全性[20]。先前已有研究报道了利用农业副产品通过化学活化制备活性炭的方法，证明了这种方法在生产功能性吸附剂方面的持续相关性。最近的综述和实验研究探讨了基于生物质的活性炭合成、工艺参数及其在废水处理中的应用[21],[22]，同时化学活化已成功应用于各种木质纤维素前体，如果核和贝壳，用于去除染料和污染物[23]，以及通过基于粘土的复合材料[24]、活化的农业废弃物[25],[26],[27]和合成的LDH[28]进行氯离子吸附。尽管取得了这些进展，但利用广泛存在但研究不足的黄麻秸秆作为木质纤维素生物质来去除盐水中的氯离子的方法仍鲜有涉及。此外，现有研究主要集中在批处理规模评估上，且通常采用相对复杂或能耗较高的活化条件。本研究通过展示在简化、低温条件下使用ZnCl?和FeSO?进行化学活化的可行性，提供了一种实用且可行的方法，适用于农村和分散式盐水处理系统。
吸附行为通常遵循朗缪尔等温线和伪一级或二级动力学等已知模型[16]。活性炭的表面特性受活化温度、化学比例和持续时间等参数的影响。热解温度是影响BET表面积的主要因素，而碳化时间则不需要延长。此外，浸渍比例对增加表面积的影响较小[29]。活性炭的吸附效率受其孔径分布的强烈影响，而孔径分布由所使用的有机前体类型和采用的活化技术决定[30]。作为一种新型碳基吸附剂，介孔活性炭具有高表面积、均匀的孔结构、可调的表面功能性和良好的热机械稳定性，使其成为一种非常通用且有前景的材料[31]。可以通过调整活化剂浓度和活化温度来生成具有不同孔结构的活性炭[32],[33]。例如，较大的孔径通常是活化温度升高和活化时间延长的结果[32],[34]。
也存在物理活化方法，如蒸汽或CO?活化，但这些方法需要专门的高温炉和受控的气流（约800–1100°C），使其在典型实验室环境中不太实用[35],[36]。水热碳化是另一种无盐方法；然而，它需要压力容器/高压釜以及温度、压力和停留时间的精确控制，而这些在资源有限的实验室中通常不可用[37]。
尽管在降盐技术方面取得了进展，许多农村和沿海地区仍面临实施实用和高效解决方案的挑战[38]。虽然活性炭已被用于去除多种污染物，但使用黄麻秸秆作为前体进行降盐的应用仍较少研究。具体来说，不同化学活化剂（ZnCl?和FeSO?）的系统比较以及工艺参数（温度、剂量）的详细优化对于去除氯离子的效果尚未得到充分报道。所提出方法的主要优点包括其易获取性、高吸附效率和环境兼容性，而局限性包括潜在的化学处理要求和需要控制的活化条件[20]。
本研究通过全面评估黄麻秸秆衍生活性炭去除盐水中的氯离子的效果，为解决沿海盐度入侵问题提供了重要贡献。虽然利用农业废弃物衍生活性炭是一个日益关注的领域，但本研究独特地针对活化参数、活化剂（ZnCl?和FeSO?）和碳化温度进行了系统优化，以实现更好的脱盐性能。还提供了这些方法的详细比较分析，详细说明了它们对活性炭物理化学性质（如BET表面积和孔结构）的影响，以及其在批处理和连续流动条件下的氯离子吸附能力。核心目标是确定最有效的活化剂，优化吸附条件，并分析动力学和等温线，以提高氯离子去除效果。具体而言，本研究旨在（i）评估ZnCl?和FeSO?活性炭的氯离子吸附性能，（ii）优化活化及操作参数以实现最大氯离子去除量，（iii）分析吸附动力学和等温线以获得机制洞察。
本研究的意义在于为水资源紧张的农村和沿海地区提供了一种可持续且可扩展的降盐解决方案，弥合了实验室研究和实际应用之间的差距。这为解决紧迫的环境问题提供了一种特征明确、易于获取且潜在可持续的吸附剂解决方案。
