水体富营养化、重金属污染是当今全球面临的主要环境问题。如何控制和减缓这些环境问题一直是当前环境领域关注的焦点。生物炭因具有较高的比表面积、良好的吸附性能及较低的制备成本等优点，被广泛用于水体净化、土壤修复和改良。但生物炭的性质受其原材料、碳化条件及改性方式的不同而存在差异。由于其密度比水轻，粒度较小，固液分离难，施用于土壤后可能会随水迁移、下渗，可能会造成一定的环境风险。因此，研发低成本、高效率和环境友好的功能化生物炭复合材料用于环境治理与修复是当前该领域研究的热点。针对以上问题，贵州大学资源与环境工程学院王兵教授课题组开展了固体废物资源化利用和不同功能化生物炭复合材料对水体中氮、磷去除机制方面的研究，取得了一系列新认识和进展。

  工业化进程的加快导致大量工业固体废弃物的堆积与排放，给全球的生态环境以及人类健康带来了巨大威胁。研究发现，某些工业固体废弃物（如赤泥、磷石膏、粉煤灰、煤矸石等）通过与生物质共热解制备生物炭复合材料，可提高该复合材料对不同污染物的吸附性能。然而，不同工业固体废弃物改性的生物炭具有不同理化性质特征，进而导致其对污染物的吸附性能不同。当前大多研究仍处于起步阶段，且不同复合材料对不同污染物的机理、影响因素及环境应用等不尽相同。因此，系统分析与总结含金属的工业固体废弃物-生物炭复合材料对水体中氮、磷和重金属等污染物的吸附性能及机理很有必要。王兵教授课题组针对几种典型的工业固体废弃物（煤矸石、粉煤灰、磷石膏和赤泥等）改性生物炭对氮、磷及重金属等污染物去除的国内外研究现状及进展进行了全面分析，并对不同的制备方法、影响因素、吸附机理及环境应用进行了归纳总结，最后对未来的发展方向提出了建议和展望。该综述不仅对利用工业固体废弃物改性生物炭在环境修复领域的应用研究进展进行了总结，而且为固体废物的资源化利用提供了一种新方法。该研究成果在线发表于环境领域SCI一区Top期刊Science of the Total Environment（IF=7.963），2019级硕士研究生赵若涵为论文第一作者，王兵教授为通讯作者。

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https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149295

  为解决水体中氮、磷超标引起的水体富营养化及入侵植物紫茎泽兰的资源化利用问题，王兵教授课题组将紫茎泽兰制备成生物炭同时去除水体中的氮、磷，系统研究了氮、磷在紫茎泽兰生物炭上共吸附的影响因素及其吸附机理。结果表明紫茎泽兰生物炭不仅对氮、磷有较好的吸附效果，且不受其他共存离子的影响。通过位点能量分析进一步证实了静电引力是紫茎泽兰生物炭吸附水体中氮、磷的主要机制。该研究不仅提出了一种低成本、高效率的同时去除水体中氮、磷的方法，同时还提高了入侵植物的资源化利用效率。相关研究成果在线发表于SCI一区Top期刊Bioresource Technology（IF=9.642）。2019级硕士研究生程宁为第一作者，王兵教授为通讯作者。

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https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125696

  针对生物炭密度比水小，将其用于污水处理之后难分离且易迁移的问题。王兵教授课题组以工业废弃物（酒糟）、农业废弃物（水稻秸秆）和入侵植物（紫茎泽兰）为原材料制备生物炭，并进一步合成了海藻酸钙-生物炭复合材料同时去除水中磷酸盐和铵态氮。研究发现，酒糟、水稻秸秆和紫茎泽兰分别在600、300和600°C热解温度下制备的复合材料对磷酸盐和铵态氮的吸附效果均较好，且复合材料对磷酸盐的吸附能力优于铵态氮。该复合材料对磷酸盐的主要吸附机理为静电吸附、表面沉淀和配体交换，对铵态氮的吸附机理主要为离子交换和静电吸附。该研究不仅解决了生物炭难固液分离、易随水迁移的问题，还为减少水体富营养化及提高固体废物资源化利用水平提供了新思路。相关研究成果近期在线发表于SCI一区Top期刊Chemical Engineering Journal（IF=13.273）。2021级博士研究生冯乾伟为论文第一作者，王兵教授为通讯作者。

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https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132166

  上述研究得到国家自然科学基金面上项目（41977297）、贵州省高层次留学人才创新创业择优资助项目（留学人才择优资助合同[2018]08号）、贵州大学自然科学专项（特岗）科研基金项目（贵大特岗合字[2020]01号）和贵州大学重点培育项目[2019(08)]的资助。

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