活性炭(activated carbon)是一种含有多孔结构的炭材料,具有比表面积大、孔隙结构发达以及独特的表面官能团等特点,广泛应用在医药行业、吸附、储能材料等领域。玉米芯是一种典型的分布广泛的生物质废弃物,储量丰富,具有可再生、易生物降解等特点。对玉米芯生物质废弃物进行有效的化学转化使之成为性能优良的新型环保材料,有着广阔的应用前景。本研究选取废弃生物质玉米芯作为原料,首先采用水热碳化法制备水热生物炭,分别加入丙烯酸、柠檬酸、氯化锌作为添加剂,考察不同种类添加剂及用量对制备水热生物炭的影响,随后以制备的水热生物炭作为炭质前驱体结合微波活化法制备玉米芯基活性炭。利用X射线衍射分析(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附测试等技术手段对玉米芯水热炭及活性炭进行表征。对玉米芯水热炭及活性炭进行亚甲基蓝吸附测试,考察吸附性能及吸附条件投加量、初始浓度、停留时间对吸附过程的影响趋势,并采用动力学和吸附等温线探讨其吸附过程规律。其主要结论如下:(1)三种添加剂均能促进生物质的水热碳化过程,生成的水热炭在热值、含碳量方面都得到了明显的提升。水热生物炭表面含氧官能团的数量大大增加,尤其加入丙烯酸制备的水热炭表面有大量的羧基生成。由吸附亚甲基蓝测试结果来看,加入5%wt的丙烯酸制备的水热炭具有最佳的吸附性能,吸附容量可以达到221.2mg/g,且吸附过程更符合准二级动力学模型,相关度达0.9999。(2)选取每种添加剂所制备水热炭吸附性能最佳的样品,采用微波活化法,KOH作为活化剂对其进行活化处理。实验表明,经活化后的炭材料均具有更高的碳含量(50%以上)以及更发达的孔隙结构。加入丙烯酸制备的水热炭经微波活化后具有的比表面积最高,达到857.59m2/g,其孔隙结构中以介孔为主,存在一定量的大孔和少量的微孔。加入柠檬酸制备的水热炭经活化后比表面积为511.80m2g,但在吸附亚甲基蓝时,具有最佳的吸附性能,吸附容量达到451.75mg/g。(3)通过对加入柠檬酸的活性炭吸附亚甲基蓝影响因素的分析,吸附亚甲基蓝时活性炭的投加量在6-8mg、亚甲基蓝初始浓度为80-100mg/L、反应时间12h以上吸附效果更佳。吸附动力学拟合结果显示玉米芯基活性炭吸附过程仍旧符合准二级动力学模型,为化学吸附。等温吸附拟合结果显示,Langmuir模型能够更好地描述活性炭吸附量与亚甲基蓝吸附浓度的关系,相关系数达0.99021,说明玉米芯基活性炭吸附亚甲基蓝的过程为单分子吸附过程。