隨著過度依賴石油資源引發(fā)的環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，生物質(zhì)被認(rèn)為是一種可替代石油資源制備生物油和合成氣的具有潛力的原料。然而在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄殘?jiān)ǔ１环贌蛘邅G棄，從而造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。因此，一種經(jīng)濟(jì)可行的方式就是利用這些含碳量高的廢棄殘?jiān)苽涓咝阅艿奶疾牧稀?nbsp;
以磷酸為活化劑，從稻殼渣中制備活性炭得到了世界各國(guó)研究者的關(guān)注。然而，在磷酸活化過程中，制備得到的活性炭的結(jié)構(gòu)形成機(jī)制仍然不清楚。針對(duì)在磷酸活化過程中，中科院成都生物研究所劉曉風(fēng)課題組在站博士后羅倚坪對(duì)該過程中磷酸的作用以及活性炭結(jié)構(gòu)形成機(jī)制進(jìn)行了一系列的分析。通過研究磷酸濃度、活化溫度、活化時(shí)間以及酸堿預(yù)處理等對(duì)從稻殼渣中制備活性炭的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響，得到了制備活性炭的最佳條件，其獲得的活性炭最大比表面積為1365 m2/g。對(duì)制備的活性炭的表面化學(xué)特征進(jìn)行了詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)在制備活性炭過程中，NaOH和HCl連續(xù)預(yù)處理可完全去除碳材料中的二氧化硅和灰分，促進(jìn)活性炭表面和內(nèi)部出現(xiàn)裂縫和形成孔結(jié)構(gòu)。而在該過程中，磷酸扮演著一種化學(xué)反應(yīng)劑的功能，可以和活性炭中的酚羥基基團(tuán)和羰基基團(tuán)相互作用，形成含磷的碳物種（即C-O-P物種），進(jìn)一步促進(jìn)活性炭?jī)?nèi)部形成微孔結(jié)構(gòu)，從而提高活性炭的比表面積。除此之外，還發(fā)現(xiàn)磷酸也扮演著一種催化劑的功能，可以有效的調(diào)整和控制活性炭的質(zhì)構(gòu)特性和孔結(jié)構(gòu)。最后，為了驗(yàn)證是否獲得了高性能的碳材料，分別采用稻殼渣和最佳條件下制備的活性炭處理垃圾填埋場(chǎng)滲濾液，發(fā)現(xiàn)活性炭中形成的磷物種可高效催化處理滲濾液，其中滲濾液中污染物的移除率超過90%，同時(shí)也能顯著地降低滲濾液中的總氮（移除率為84%），COD（移除率為82%）和氨氮含量（移除率100%）。該成果為制備高性能的碳材料有效處理廢水提供了有價(jià)值的信息。
本研究得到了中國(guó)博士后科學(xué)基金，四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院環(huán)境與應(yīng)用微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室暨環(huán)境微生物四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(No. KLCAS-2018-5)等支持，相關(guān)研究成果
“The performance of phosphoric acid in the preparation of activated carbon containing phosphorus-species from rice husk residue”發(fā)表在“Journal of Materials Sicences”期刊上。
活性炭中形成的磷物種可高效催化處理垃圾填埋場(chǎng)滲濾液