过去几十年里，由无机污染物引起的水污染已成为环境科学领域的核心挑战[1],[2]。这些污染物包括重金属、过量营养物质和放射性元素，对生态系统和人类健康构成严重威胁[3],[4]。工业化过程中释放的重金属会在水系统中长期存在，并在食物链中积累，威胁生物多样性[5],[6]。同样，农业和污水中的磷（P）输入会扰乱营养循环，导致藻类大量繁殖和缺氧“死亡区”现象[7],[8]。氨氮污染（尤其是浓度超过 5 mg·L?1时）会通过消耗氧气和恶化水质进一步破坏水生环境[9],[10]。此外，核能中铀的使用引发了长期生态损害和放射性污染的担忧[11],[12]。这些问题共同凸显了迫切需要可持续且具有成本效益的策略来治理全球水系统中的多种无机污染物[13]。
虽然已经研究了多种水处理方法，如沉淀、膜过滤、生物处理和高级氧化技术，但它们的高成本、操作灵活性差以及二次污染问题限制了其实际应用[14],[15]。在这种情况下，吸附是一种简单、多功能且成本效益高的替代方案，具有快速动力学特性和较低的有害副产物风险[11]。吸附剂包括碳基材料（如活性炭和生物炭）、沸石、二氧化硅/氧化铝及其他金属氧化物、粘土矿物，以及多孔晶体框架（如金属有机框架）。其中，生物炭因其低成本、高去除效率和可重复使用性而特别适用，已被广泛应用于去除重金属和其他有害物质[5]。生物炭是一种富含碳的材料，通过在限氧条件下对生物质进行热解制备而成，其多孔性、大表面积和稳定的表面化学性质使其成为高效的吸附剂[11],[16],[17]。通过热活化或酸处理等物理或化学改性方法可以进一步提高其吸附能力，从而增强其多孔性、表面积和官能团[18],[19]。异原子掺杂（如 Fe、Mg、La、Al、N 和 P）以及与氧化铁的复合材料等先进技术进一步提升了其性能，并实现了磁性回收[7]。
生物炭可由多种低成本原料制备，其中藻类因其快速生长能力和在废水及盐水中良好的适应性而特别具有吸引力[7],[14],[19],[20],[21],[22]。由于藻类生物质富含蛋白质和脂质且木质素含量相对较低，藻类生物炭通常比木质纤维素生物炭含有更高的杂原子（尤其是氮和磷，在某些情况下还包括硫），以及更强的含氧表面官能团，这使其具有更高的阳离子交换能力和更多的络合/离子交换活性位点[22],[23],[24]。此外，藻类生物炭通常具有更高的灰分含量和独特的矿物组成，因为藻类能够从生长介质中积累无机成分和盐分（如碱土元素及其相关离子），而木质纤维素生物炭的灰分含量较低，以碳和芳香族化合物为主[22],[23],[24]。从微观结构上看，藻类生物炭的比表面积和孔结构可能与木质纤维素生物炭不同，这可能是由于灰分/矿物质的作用以及解吸后的孔隙形成，但在很大程度上仍取决于具体藻类种类和热解/活化条件[22],[23],[24]。此外，将多余的藻类生物质转化为生物炭为管理生物燃料工业产生的残留物或富营养化水体提供了可持续途径，同时还能生产用于污染物去除的功能性材料[20],[21],[22]。尽管具有这些优势，但仍存在潜在风险，因为藻类生物质可能含有重金属，且热解过程可能产生有害副产物，因此需要系统地进行风险评估[20],[25]。
以往关于生物炭用于废水处理的综述通常同时涉及有机和无机污染物，仅有少数研究专门关注无机污染物[20],[21],[22],[26],[27],[28],[29],[30],[31],[32],[33],[34],[35],[36],[37],[38],[39],[40],[41],[42],[43]。虽然一些综述讨论了重金属吸附[28],[29],[37],[44],[45],[46],[47],[48],[49],[50]，但很少有研究专门针对无机污染物，因此存在明显的知识空白。吸附作用一直被公认为有效的治疗策略，并在几乎所有相关论文中得到讨论[22],[26],[27],[28],[29],[30],[31],[32],[33],[34],[35],[36],[37],[38],[39],[40],[41],[42],[43],[44],[45],[46],[47],[48],[49],[50],[51],[52],[53],[54]。一些研究还提出了高级氧化、生物处理或混合方法等替代方案[20],[21],[22],[27],[34],[41],[50]。尽管所有文献都强调了生物炭的作用，但大多数研究仍侧重于木质纤维素原料，而基于藻类的生物炭仅在少数研究中简要提及[20],[21],[22],[29],[36],[42],[50]。即使在这些研究中，讨论也往往局限于合成方法或广泛应用，而未深入探讨具体的污染物去除机制。吸附机制已被广泛报道[20],[21],[26],[27],[28],[29],[30],[31],[32],[33],[34],[35],[36],[37],[38],[40],[41],[42],[43],[44],[45],[46],[47],[48],[49],[50],[51],[52],[53],[54]，但只有部分研究明确考察了水化学因素的影响[21],[26],[29],[30],[31],[33],[35],[37],[39],[40],[41],[45],[47],[49],[51],[54]，并且很少有研究讨论生物炭的可重复使用性[31],[32],[33],[34],[35],[40],[41],[47],[49],[51]。这些空白表明，有必要专门针对使用藻类生物炭去除无机污染物的问题进行系统综述，整合合成方法、水化学因素、作用机制和可重复使用性等方面的内容[20],[21],[22],[26],[27],[28],[29],[30],[31],[32],[33],[34],[35],[36],[37],[38],[39],[40],[41],[42],[43],[44],[45],[46],[47],[48],[49],[50],[51],[52],[53],[54]。
本综述介绍了 2018 至 2025 年间藻类衍生生物炭在去除废水中的无机污染物方面的最新进展，特别强调了藻类生物质作为前体的独特潜力（相对于木质纤维素原料而言，这一潜力尚未得到充分关注）。综述的结构如下：(i) 藻类衍生生物炭的合成策略；(ii) 在不同水化学条件下的吸附行为，包括 pH 值影响、竞争离子、浓度和等温线模型、接触时间与动力学模型以及其他环境因素；(iii) 无机污染物的吸附机制，包括非氧化还原活性金属、氧化还原活性金属、磷（P）和其他污染物；(iv) 解吸性能和可重复使用性等实际应用方面。总体而言，本研究旨在填补关键知识空白，并为藻类衍生生物炭在可持续废水处理中的基础研究和大规模应用提供支持。
