文献综述（或调研报告）：
有机物含量较高是工业废水的一大特点。相较于其他废水处理方法而言，吸附法是利用多孔性的固体吸附剂将水样中的一种或数种组分吸附于表面，再用适宜溶剂、加热或吹气等方法将预测组分解吸，达到分离和富集的目的，处理效果较好。吸附剂的种类虽然很多，但目前多以活性炭为主，其价格较昂贵，处理废水时使用成本较高。生物炭材料和矿物材料复合制成的复合吸附剂具有吸附效果良好，价格低廉的双重优点。
本次设计任务是对炭复合吸附剂的制备方法及其性能进行研究。吸附剂的吸附性既取决于孔隙结构也取决于表面的化学性质，化学性质主要是由表面的官能团、杂原子决定的，不同的表面官能团、杂原子对吸附质的吸附效果存在明显的差异。因此对活性炭表面进行修饰改性，使其表面的活性官能团更具选择性，对实践应用具有深刻的意义。
- 吸附就是指在固固相、固液相、固气相、液气相等体系中，某个相的物质密度或溶于该相中的溶质在界面上发生了变化（即与本体不同）的现象。根吸附作用力性质的不同，可以分为物理吸附和化学吸附。物理吸附的作用力是分子间作用力即范德华力，它存在于任何分子之间，氢键作用也属于物理吸附用力。物理吸附的作用力小，主要受吸附质分子形状和大小。物理吸附可以形成单分子层或多分子层，吸附速率快，吸附热比较小，吸附无选择性，而且吸附具有可逆性。化学吸附通过剩余化学键力进行吸附，吸附质固体表面的原子或分子有电子的转移、交换或共有，从而形成化学键，因此化学吸附的吸附热较大，吸附速率较慢，具有选择性，只能是单分子吸附且一般为不可逆吸附。当然，有时化学吸附会伴有物理吸附[1]。
- 影响固液相吸附的因素主要包括：吸附剂的性质；吸附质的性质及溶液中的浓度；对二者都有影响的，如值、温度等。吸附剂一般都具有以下几个特点：良好的孔结构、优异的表面化学组成；对吸附质有较强的吸附能力；不易流失，循环利用率高；良好的机械强度等。常用的吸附材料有矿物材料、天然植物材料、吸附树脂、活性炭等[1]。
- 活性炭的活化方法通常有物理法，化学法和微波法。
物理活化法是先将原材料置于一定的温度下进行炭化，再利用空气、水蒸气或者它们的混合物进行活化，形成具有微孔结构的活性炭，因此又称气体活化法。物理活化法操作简单、对设备的腐蚀小、环境污染小，对制备价格低廉的煤质活性炭具有显著的效果。但该方法耗时长、温度高、微孔孔径分布难以控制[1]。
化学活化法是将原料与化学试剂以一定的比例浸渍一段时间后，在惰性气体保护下将炭化和活化同时进行的一种制备方式，其实质是利用化学试剂刻蚀炭颗粒内部结构，形成大量的微孔、中孔、和大孔。根据不同的需要可以选择不同的活化剂制备出合适的孔径的活性炭。与物理活化法相比，化学活化法活化温度低、耗能少、耗时短，然而成本高、对设备腐蚀严重、污染环境[1]。
微波加热法用于吸附剂改性通常可以改变吸附剂的孔隙结构以及表面官能团，从而可改变其表面的化学性质。微波是一种电磁波，它具有电磁波的特性，如反射、透射、衍射、干涉、偏振等。与热量由物料表层到内部的传统加热方式不同，微波加热是通过加热物体内部的偶极分子产生高频往复运动，产生“内摩擦热”而使被加热的物体温度升高，不需要任何热传导过程物体内部同时升温，加热均匀且速度快，需要的能量也很少。此外，通过化学反应法改性吸附剂可能会产生废弃物，而经微波辐射改性时可降低废弃物的产生，从而减少对环境的危害。有关研究显示，吸附剂经微波加热改性后，其表面的酸性官能团含量减少，而碱性官能团含量增加。李章良等利用微波直接对粉煤灰进行改性，并对垃圾渗滤液进行吸附，其结果表明经微波改性后，粉煤灰的孔径和比表面积都有所增大，吸附性能也显著增强。除了对吸附材料直接进行微波加热改性外，也有采用微波辅助化学试剂的方法对吸附剂进行改性。李磊等利用微波辅助化学改性粉煤灰对腐殖酸进行吸附研究，结果经微波加热后，粉煤灰的表面结构有了较大改善，对腐殖酸的吸附性能较原粉煤灰有了较大提高；吴真等以竹炭作为原材料，NaOH为浸渍剂，通过微波加热进行改性，并用改性的竹炭吸附剂吸附水体中铜离子，研究不同变量因素对吸附的影响[2]。张丽娟利用微波法制备的花生壳活性炭对进行吸附，刘亚莉利用微波磷酸活化法对热解炭进行了活化。
- 吸附剂的来源一般可以分为天然植物材料、矿物材料和吸附树脂等。
农林废弃物作为农业生产中的副产品，种类繁多、来源广泛、价格低廉、可再生。近些年来已经被广泛应用于废水处理的研究中，有直接用于废水处理的，也有通过改性制备成为活性炭进行利用的。如花生壳、稻壳、麦壳、木屑、锯末、树叶、玉米秸秆、小麦秸秆、烟秸秆、玉米芯、甘蔗渣等物质，它们的有效利用降低了废水的处理成本，也为制备活性炭提供了新的原料来源。
树脂是一类不溶于酸、碱及各类有机溶剂的高分子聚合物，上世纪六十年代，吸附树脂作为一种有效的分离技术发展起来。树脂比表面积大，物理化学性质稳定、吸附速率快、吸附容量大、选择性好、解吸再生条件温和处理方便、可循环利用。树脂吸附剂介于活性炭和离子交换剂之间，兼具二者的优点。费正皓等通过交联反应制备出的超高交联树脂，对其进行了表征，并对邻氨基苯甲酸的吸附进行了研究。
天然矿物作为一类重要的自然资源，种类繁多、价格低廉、储量丰富、处理工艺相对简单，在废水处理中具有投资少、效果好、二次污染小等优点。在世界许多国家，天然矿物如蒙脱土、海泡石、沸石、硅藻土、高岭石、粘土、膨润土等在处理废水中得到了不同程度的应用[1]。
凹凸棒土作为良好的复合吸附剂制备材料，近年来也受到了研究者的广泛关注。凹凸棒土（APT）简称凹土( attapulgite) ，又名坡缕石( palygorskite)，理论结构式为Si8O2OMg5[Al](OH)2(H20)44H2O,内部结构为2：1型的链层状结构的钙镁硅酸盐粘土矿物[3]。由于凹凸棒土单晶内部是孔道结构，平行排列的纳米单晶纤维间也自然形成了众多的平行隧道空隙，因而微米级别凹土内空隙体积占颗粒总体积的 30% 以上，内部拥有巨大的比表面积[4]，表面有大量硅羟基等活性基团，可通过热活化、酸活化和有机活化等不同方式进行改性[3]。同时具有较好的吸附能力，已经在石油、化工、建材、医药、农业和涂料等领域得到广泛应用。目前，凹凸棒石基吸附剂的制备和吸附性能已有较多的研究，如孙秀云等研究了凹凸棒石粘土—粉煤灰颗粒吸附剂的制备方法并对其进行了再生和改性；宋金如等用凹凸棒石粘土改性制备了AMA吸附剂，并对其吸附六价铬的性能进行了较为系统的研究[5]。但在实际应用中，其比表面积与其他常用吸附剂如活性炭等相比还具有一定的差距，其吸附性能也不如活性炭、活性氧化铝等。因此，考虑将生物质材料与矿物质材料相复合，制备复合吸附剂也是一个重要的研究方向。
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