世界能源紧缺和环境污染等问题成为 21 世纪各国面临的共性难题。面对能源紧张和环境保护的双重压力，特别是在“碳达峰，碳中和”战略背景下，生物质资源的综合利用引起了国内外学者的广泛关注。木质素作为地球上含量第二大生物质，储量仅次于纤维素。木质素大多来自于造纸工业，全球每年产出约 1.5-1.8 亿吨左右工业木质素，但有效利用率不足 2% ，95%以上作为“黑液”直接排入水体，造成资源浪费，同时带来严重的环境污染问题。木质素具有三个苯丙烷基本单元—对香豆醇 (coumaryl alcohol)、松柏醇 (coniferyl alcohol)和芥子醇 (sinapyl alcohol)，其分子结构连接有各种功能性基团，如甲氧基、羟基、羧基、羰基和共轭双键等，具有较高的反应活性，可作为重金属、染料等水体中污染物的捕捉剂，起到净化废水的作用。
       本研究采用一步炭化法制备了一种新型Fe改性木质素生物炭（Fe-LB），将其应用于废水中重金属Cr(VI)和亚甲基蓝（MB）的去除。Fe-LB具有较高的比表面积(885.97 m²/g)和微孔体积(0.3203 m³/g)，在15 min内即可快速完全去除MB（100mg/L）。选择性吸附研究表明Fe-LB在高盐和多种染料体系中具有优先吸附MB的能力。合成的磁性木质素基生物炭对Cr(VI)（100 mg/L）的去除率在30 min内可达100%，在过硫酸盐（PS）的协同催化作用下，磁性木质素炭对刚果红的去除率可从3%提高到94.3%，循环利用4次后该材料对刚果红的去除率依然高达87%，具有较好的应用潜力。制备的壳聚糖包覆生物炭负载纳米零价铁气凝胶（C-nZVI@BC）对废水中Cr(VI)的去除研究发现，壳聚糖对生物炭的包覆可有效避免nZVI的氧化和团聚缺点，壳聚糖凝胶材料在1 min内对浓度为600 mg/L的Cr(VI)去除率为87%，达到快速高效的去除效果。C-nZVI@BC在有氧及较宽pH值条件下表现出较高的污染物去除性能，且C-nZVI@BC能够实现Cr(VI)和Cr(III)的同时去除。模拟原位实际废水实验和柱吸附实验表明C-nZVI@BC可作为活性填料，在地下水重金属污染去除领域具有巨大的应用潜力。