【摘 要】
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近年来,我国空气质量明显改善,大气污染防控转变为PM2.5和O3协同控制的新阶段。挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,简称VOCs）是PM2.5和O3污染的重要前驱体。吸附技术具有回收和再利用吸附质的潜力,被认为是一种高效且经济的VOCs处理技术。我国吸附应用场景复杂多变,现今炭材料吸附剂难以满足工业VOCs的去除需求,亟需针对工业废气组成成份,开发专效、高效、
【基金项目】
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国家自然科学基金青年基金“微生物调控构筑特定多级孔炭材料及其‘孔结构-VOCs吸附性能’关系”（51808227）; 广东省自然科学基金自由项目“白腐真菌在多孔炭材料上的VOCs吸附增效作用与调控机制”（2018A030313836）; 广州市科技计划项目“高挥发性有机物的吸附催化原位销毁技术的关键材料研发”（201804020026）; 广州市科技计划项目“定制家具气味挥发性有机物的释放特征评价
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近年来,我国空气质量明显改善,大气污染防控转变为PM2.5和O3协同控制的新阶段。挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,简称VOCs）是PM2.5和O3污染的重要前驱体。吸附技术具有回收和再利用吸附质的潜力,被认为是一种高效且经济的VOCs处理技术。我国吸附应用场景复杂多变,现今炭材料吸附剂难以满足工业VOCs的去除需求,亟需针对工业废气组成成份,开发专效、高效、长效的炭吸附剂。本文选用真菌预处理生物质、半纤维素、纤维素和木质素等,采用两步法制备多级孔活性炭材料,制备系列适用于VOCs吸附领域的高性能活性炭,并深入研究了其孔道调控规律和机理,为活性炭材料孔径可定制化生产提供理论基础,得出结论如下:1)纤维素分解菌预处理后所制备的稻壳活性炭比表高达3714 m~2·g-1,与空白对照组相比具有更好的吸附性能(100 ppm:708vs 538 mg·g-1)、再生性能力（1.15倍）、传质速率和甲苯/N2吸附选择性。2)纤维素分解菌对木质素几乎没有作用,但能增强半纤维素和纤维素的结构特性稳定性（如结晶度逐渐增大、分子量逐渐变小和C-C结构增多等）,纤维素结构稳定性会影响多孔炭材料微孔结构。另一方面,木质素分解菌预处理后的生物质表面形成大量含氧基团,其与KOH碱刻蚀存在协同作用,更有利于KOH的局部活化从而产生介孔,所制备活性炭介孔率高达71.9%。3)纤维素分解菌调控规律可推广至各类生物质,生物质基活性炭0.6～1.2 nm的孔数量的变化规律符合正态分布（R~2:0.77～0.98）,而在预处理5 d后,0～0.6 nm孔结构增加量与0.6～1.2 nm孔减少量呈正相关。因此,通过改变真菌预处理时间,可精确调控生物质多孔炭0～1.2 nm孔结构。结合巨正则蒙特卡洛计算结果,针对性调控甘蔗炭孔道结构,可实现甲苯和间二甲苯针对性吸附。
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