Functional Pore Accessibility and Surface Chemistry Govern Adsorption in Biomass-Derived Activated Carbons Under Real Aqueous Conditions

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Materials scientists and water treatment researchers can learn about the importance of pore accessibility and surface chemistry over BET surface area in real-water adsorption.

🏢実務担当者:Water treatment professionals may consider using biomass-derived activated carbons as sustainable alternatives for polishing eutrophic water.

バイオマス由来活性炭（AC）は、水の高度処理における有望な持続可能な吸着材であるが、実水マトリクス中でのそれらの性能は、必ずしもBET表面積のみから予測できるわけではない。本研究では、カカオ殻（CPH）、スイカ果皮（WP）、パイナップル冠部（PC）から化学活性化したバイオマス由来炭素質吸着材を調製し、実富栄養化ラグーン水からの化学的酸素要求量（COD）除去について評価した。材料は、BET表面積およびBJH細孔径評価を含むN2吸着–脱離分析、XRD、ラマン分光法、FTIR、UV–Vis拡散反射分光法、およびpHPZC分析により特性評価を行った。すべての吸着材が低いN2-BET表面積を示したものの、吸着性能は、吸着挙動、細孔径分布、表面化学、構造的乱れ、電子非局在化、および表面電荷から推定される見かけ上の官能基細孔アクセシビリティによって支配された。酸活性化試料のうち、ACPCSA5は1.720 nmの狭い平均細孔径を示し、ほぼ完全なCOD除去を達成した。その優れた性能は、含酸素官能基、部分的に発達したsp2炭素ドメイン、より低い光学バンドギャップ、BJH由来の細孔構造、およびラグーンpHにおける好ましい表面電荷と関連していた。微生物再増殖能指数（MRPI）は、検証された生物学的指標ではなく、保守的なCODベースの代理指標としてのみ導入された。全体として、本研究は、実水マトリクス中の吸着が、BET表面積のみではなく、アクセス可能な細孔構造および多機能表面化学に依存することを実証している。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Biomass-derived activated carbons (ACs) are promising sustainable adsorbents for water polishing; however, their performance in real aqueous matrices cannot always be predicted from BET surface area alone. In this study, chemically activated biomass-derived carbonaceous adsorbents were prepared from Cocoa Pod Husk (CPH), Watermelon Peel (WP), and Pineapple Crown (PC) and evaluated for Chemical Oxygen Demand (COD) removal from real eutrophic lagoon water. The materials were characterized by N2 adsorption–desorption analysis, including BET surface area and BJH pore-size assessment, XRD, Raman spectroscopy, FTIR, UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy, and pHPZC analysis. Although all adsorbents exhibited low N2-BET surface areas, adsorption performance was governed by apparent functional pore accessibility inferred from adsorption behavior, pore size distribution, surface chemistry, structural disorder, electronic delocalization, and surface charge. Among the acid-activated samples, ACPCSA5 showed a narrow average pore size of 1.720 nm and achieved near-complete COD removal. Its superior performance was associated with oxygen-containing functional groups, partially developed sp2 carbon domains, lower optical band gap, BJH-derived pore architecture, and favorable surface charge at lagoon pH. The Microbial Regrowth Potential Index (MRPI) was introduced only as a conservative COD-based proxy, not as a validated biological indicator. Overall, this work demonstrates that adsorption in real-water matrices depends on accessible pore architecture and multifunctional surface chemistry rather than BET surface area alone.

• openalex https://doi.org/10.3390/ma19132743first seen 2026-07-26 05:23:18