生物基吸附剂的研究现状与进展

谢琼华 陈启杰，* 梁春艳 匡奕山 张亚增 魏冬云

（1.长沙理工大学化学化工学院，湖南长沙，410114；2.湖南广信科技股份有限公司，湖南邵阳，422900）

资源和能源的短缺以及环境污染问题的加剧使得研究人员不断探索可再生、可持续的绿色吸附材料以取代传统的能源密集型活性炭吸附剂。来源于天然生物质材料的生物基吸附剂以其绿色、环保、低成本、可再生、可生物降解、生物相容性好等显著优势在吸附领域表现出十分广阔的应用前景。天然生物质材料是由动物、植物及微生物等生命体衍生的，主要由碳、氢、氧元素构成的有机高分子聚合物，分子链上通常具有羟基、羧基等活性基团，对染料和重金属离子等污染物有吸附作用，但其吸附能力低、机械强度差等缺陷使其在工业应用时受到限制。根据生物质材料的表面活性基团与被吸附物质之间的相互作用类型，生物质材料对染料和重金属离子的吸附机理可主要归纳为静电作用、氢键结合、离子交换、螯合作用等。基于吸附机理，对生物质材料进行化学改性（引入羧基、氨基、酰胺基、硫醇等吸附活性官能团）、形态控制（凝胶化）或与其他材料复合增强其化学物理性能以开发吸附容量高、可回收性好的新型生物基吸附剂成为研究的热点。近年来，研究者们大多只针对某一类生物质材料的研究进行概述，本文综述了近3年国内外生物基吸附剂的改性方法和吸附性能，对纤维素、淀粉、木质素、壳聚糖、果胶、瓜尔胶及农林废弃物等常见生物质材料在有机染料、重金属离子等污染物的吸附应用方面进行分析，并展望了生物基吸附剂的未来发展方向。

1 纤维素基吸附剂

纤维素表面富含羟基，其本身对重金属和染料等具有一定的吸附能力，但由于纤维素羟基之间存在较强的分子间和分子内氢键，使纤维素结合十分紧密，易聚集成束并形成高度结晶结构，导致纤维素的比表面积减小，有效吸附面积和吸附位点减少，因此未经化学修饰的纤维素吸附能力十分有限［1］。采用不同的改性方法，可以使纤维素在形貌、结构和性能等方面更利于吸附。

1.1 化学改性纤维素基吸附剂

纤维素结构中的3个游离醇羟基是对其进行化学改性的基点。目前，常用的纤维素化学改性方法有接枝共聚、氧化、酯化、醚化、表面引发聚合及双重化学修饰等。在吸附领域，通常根据被吸附物的性质选择适宜的化学改性方法及改性剂。有机染料的吸附以静电作用、范德华力和氢键结合为主，重金属离子的吸附主要为离子交换和螯合机理，对纤维素进行化学改性使其骨架上带有氨基、酰胺基等官能团，能显著提高其对染料和重金属离子的吸附能力。聚乙烯亚胺（PEI）作为一种具有高阳电荷密度的有机大分子物质，近年来被广泛用于改性纤维素基吸附剂。Chen等［2］以戊二醛为交联剂，在非均相体系中制备了超支化聚乙烯亚胺（hPEI）改性的纤维素基吸附剂，在酸性条件下，阴离子型染料活性黄（XRG）被该吸附剂上的质子化氨基通过静电作用吸附，非离子染料（DB3）通过范德华力、氢键结合被吸附；在碱性条件下，氨基去质子化表现出电负性，通过静电作用吸附阳离子型染料亮黄（M7G），对比未改性纤维素基吸附剂对XRG、M7G和DB3的最大吸附容量，改性纤维素基吸附剂表现出优异的吸附性能，最大吸附容量分别提高了约153、571和82倍。Liang等［3］将纤维素季铵化后，在环氧氯丙烷存在的条件下与PEI接枝和交联以制备纤维素基吸附剂，其对Cr6+具有优异的吸附能力和可再生性，6次吸附/解吸循环后仍保持了第1次吸附容量的89.2%。纤维素的酰胺化也是提高其吸附性能的常见方法。Chen等［4］制备了一种羧基、酰胺、羰基硫和仲氨基接枝的纤维素基吸附剂，该多官能团改性的纤维素基吸附剂比表面积为390.6 m2/g，对重金属离子Cd2+的吸附容量是未改性纤维素基吸附剂的3倍；Liu等［5］在室温下通过纤维素纤维和双丙烯酰胺之间的交联反应，合成了一种高效环保的酰胺功能化纤维素基吸附剂，其可以从水性介质中高效去除阴离子染料和Cu2+，连续5次循环再生后对污染物的去除率仍保持在92%以上。

1.2 微晶纤维素（MCC）基吸附剂

MCC是天然纤维素经酸或碱水解至极限聚合度而形成的尺寸为20～80μm的短棒状或粉末状的多孔颗粒，比纤维素具有更高的结晶度、机械强度和更大的比表面积。MCC及其衍生材料被广泛用于吸附重金属离子和染料等污染物。Hashem等［6］在高温下用1，2，3，4-丁烷四羧酸（BTCA）对MCC进行改性，该改性MCC的比表面积为2.90 m2/g，对Pb2+的最大吸附容量达1155 mg/g。Wu等［7］利用表氯醇交联MCC和四亚乙基五胺（TEPA），然后接枝双（羧甲基）三硫代碳酸酯（BCTTC），制备出具有高密度、多个活性吸附位点（N、O、S）的新型MCC基吸附剂（MCC/TEPAABCTTC），其对Pb2+（1 mg/L）、Cu2+（3 mg/L）和Cr6+（1 mg/L）的去除率分别达到100%、98%和99%，且7次循环后仍具有较高的去除率（80%）；MCC/TEPAA-BCTTC对Pb2+、Cu2+和Cr6+的高效吸附是螯合机理、静电作用等多种机制协同作用的结果，其对重金属离子的亲和力依次为Cu2+＞Cr6+＞Pb2+，3种重金属离子之间存在竞争吸附行为。Chuin Tan等［8］对天然油棕叶进行简单酸处理以制备MCC（OPF-MCC），其比表面积为9.47 m2/g，对亚甲基蓝（MB）有较好的吸附能力，是一种具有应用潜力的新型廉价吸附剂。

1.3 纳米纤维素基吸附剂

纳米纤维素是天然植物纤维通过化学、物理、生物或几种方法结合处理得到的直径小于100 nm的纤维聚集体，其结合了纤维素的基本优点以及纳米材料在力学性能及结构上的优势，比表面积更大、颗粒内扩散距离更短、化学活性更高、机械性能更好，比MCC更受青睐。目前，制备纳米纤维素基吸附剂的方法多为羧基改性或氨基改性，利用氨基的螯合作用和羧基的静电结合作用，可有效提高纳米纤维素的吸附性能［9］。Jiang等［10］通过硝酸铈铵（CAN）引发，将丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵（AETMAC）接枝聚合到纤维素纳米晶（CNC）上，合成了一种新型的纳米纤维素基吸附剂（PAETMAC-g-CNCs），其可快速有效地吸附中性活性蓝19（RB 19），在pH值3.0～9.0和NaCl浓度高达60 g/L时，吸附效率超过80%。Li等［11］用聚甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯（DMAEMA）对CNC进行改性，制备了一种含有氨基的吸附剂（CNC-PDMAEMA），其对废水中的偶氮染料（AO7）表现出良好的吸附性能。Bisla等［12］从稻草中提取纤维素纳米纤维（CNF），并用蛋氨酸进行改性，将硫化物和氨基官能团接枝到纤维表面，改性后的纤维素纳米纤维（meth-CNF）可有效去除废水中的Hg2+且表现出7次循环的良好可再生性。决定纳米纤维素高效复合吸附性能的关键因素是引入特定官能团的容易性和多样性［13］，但目前纳米纤维素的低产量、相对高成本以及改性纳米纤维素产物的低得率，使其还难以在工业废水处理中得以应用。

1.4 纤维素基凝胶吸附剂

凝胶是指溶液中的高分子在一定条件下互相连接、形成空间网络结构的特殊分散体系。根据分散介质的不同，凝胶可分为水凝胶和气凝胶，按其尺寸大小，可分为宏观凝胶和微观凝胶。纤维素基材料的凝胶化可增加孔隙率和比表面积而提高其吸附能力，同时凝胶更易与被吸附物质分离，具有较好的可再生性，纤维素基凝胶吸附剂的开发已成为近年来的研究热点。Yang等［14］通过逐步阳离子诱导凝胶化和冷冻干燥法制备了一种新型的CO2响应型CNF气凝胶，该气凝胶的比表面积为17.97 m2/g，CO2激发后，质子化气凝胶由于具有高比表面积和丰富的活性位点，可通过静电作用快速吸附阴离子染料MB、萘酚绿B（NGB）和甲基橙（MO），同时吸附剂本身具有较好的机械性能和可再生性，在20次循环后仍能保持较高的吸附容量。Kamel等［15］制备了基于交联的羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺（CMC-g-AM）的磁性水凝胶，其中嵌有多孔碳（PC）和柠檬酸修饰的磁铁矿（CFe）；研究结果表明，与未经修饰的纤维素水凝胶的低吸附容量相比，该水凝胶对Pb2+和MB的最大吸附容量明显提高，这归因于PC和CFe的协同作用，使吸附剂形成更有利的多孔结构，CMC-g-AM对Pb2+和MB的吸附机理分别为Pb2+与CFe的静电作用和酰胺基团的螯合作用、MB和羧基的静电作用。Ayouch等［16］以柠檬酸为交联剂制备了CMC-羟乙基纤维素水凝胶膜，该膜具有良好的热稳定性，在中性和酸性介质中具有优异的溶胀能力，可用作去除Cd2+和MB的潜在吸附剂。

综上所述，纤维素基吸附剂经化学改性后对染料和重金属离子均具有较好的吸附性能（见表1），且吸附容量随改性方式不同而差异化。Langmuir等温方程、拟二级吸附动力学方程可很好地描述大部分纤维素基吸附剂对染料和重金属离子的吸附过程。目前对纤维素基吸附剂的研究不断拓展，但都处于实验室研究阶段，其在大规模工业废水处理时的实际吸附性能还有待考察。

表1 纤维素基吸附剂的研究及应用Table 1 Research and application of cellulose-based adsorbents

2 淀粉基吸附剂

淀粉是由葡萄糖分子聚合而成的天然高分子碳水化合物，是仅次于纤维素的第二大可再生资源，具有来源广泛、绿色环保、成本低廉和可生物降解等优势，淀粉分子表面富含羟基，可在其表面进行大量的羟基化学修饰而得到不同性能的淀粉基高分子吸附剂。

2.1 化学改性淀粉基吸附剂

天然原淀粉由于自身的结构特点和性质，如易回生、老化等，因此吸附性能差，通过对淀粉进行化学改性，以不同的官能团取代羟基，可赋予淀粉良好的吸附性能。Bashir等［17］通过磷酰氯和天然马铃薯淀粉羟基之间的交联反应，成功地制备了马铃薯淀粉磷酸酯聚合物吸附剂（PSP），在微波和超声波辐射下，该吸附剂呈哑铃状和花瓣状，比表面积为14.5 m2/g，能从水性介质中吸附Zn2+、Pb2+、Cd2+和Hg2+且表现出选择性吸附行为，对重金属离子的亲和力依次为Zn2+＞Pb2+＞Cd2+＞Hg2+，且在5次吸附循环中显示出良好的可再生性。Schmidt等［18］以过硫酸铵引发自由基聚合反应，通过双化学改性（接枝和交联）合成了淀粉超吸收性聚合物（淀粉-g-PAM），其对水溶液中的Cu2+和Fe3+具有较好的吸附性能，且吸附能力随着聚丙烯酰胺在淀粉链上接枝率的增加而提高。Haroon等［19］将N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）接枝到羧甲基淀粉（CMS）上，制备了羧甲基淀粉-g-聚乙烯吡咯烷酮（CMS-g-PVP），其对罗丹明6G具有较好的吸附性能，在工业水净化方面的应用前景广阔。

2.2 淀粉纳米粒吸附剂

淀粉纳米粒是由原淀粉经酸水解、机械处理或酶处理以去除无定形区而得到的高结晶度纳米颗粒，因其独特的性能被用于废水中污染物的吸附。Chang等［20］通过羧甲基化和季铵化成功制备出两性离子官能化的淀粉纳米颗粒（CM-SNPs），用于选择性去除阴离子和阳离子染料，对MO和MB的去除率高达85.9%。Chen等［21］在碱性水溶液中制备出琥珀酸酐改性的淀粉纳米晶（SNC），研究了SNC和琥珀酰化SNC对Cu2+和MB的吸附；结果表明，琥珀酰化的SNC对Cu2+和MB具有很好的吸附能力，吸附能力比SNC提高了2倍以上。Fang等［22］制备了一种新型的三维纳米多孔淀粉基纳米材料（3D-PSN），能有效吸附Cd2+、Hg2+、Cu2+、Pb2+，对这4种重金属离子的亲和力依次为Cd2+＞Cu2+＞Hg2+＞Pb2+，具有较好的吸附选择性。

2.3 淀粉基水凝胶吸附剂

水凝胶具有亲水的三维网络结构，基于淀粉的水凝胶吸附剂常被用于水处理中。Chen等［23］用NaOH溶液预处理淀粉，将聚丙烯酸（PAA）接枝到淀粉上，然后与N，N亚甲基双丙烯酰胺（MBA）交联形成水凝胶（STAH），其对MB的最大吸附容量达2967.7 mg/g。Arayaphan等［24］以木薯淀粉（CS）和聚乙烯醇（PVA）为原料，通过丙烯酸（AA）自由基聚合反应制备了可生物降解的双网状水凝胶（PVAg-PAA/CS-g-PAA），该水凝胶通过离子键、氢键或链缠结产生两种类型的聚合物网络，其一是以CS为支撑的刚性网络，其二是以PAA提供灵活性的较软的网络，PVA作为柔性聚合物链控制聚合物网络的均匀性和交联密度。在吸附过程中，双网状水凝胶表面的羧基、羟基官能团与MB的氮原子氢键结合，同时MB上的正电荷和PAA上的负电荷之间产生静电作用，使MB被有效吸附。王青云等［25］以淀粉、AA和N-对羧基苯基马来酰胺酸（p-CPMA）为原料，合成了具有吸附重金属离子能力的AA-co-p-CPMA水凝胶，其对Cu2+、Pb2+具有较高的吸附容量，重复使用4次后吸附容量仍较高，是一种可再生的高效吸附材料。

淀粉基吸附剂的最新研究及应用见表2。由表2可知，淀粉基吸附剂的改性方式及形态会显著影响淀粉基吸附剂对染料、重金属离子的吸附能力。凝胶态淀粉基吸附剂对MB的吸附容量明显高于颗粒态，这归因于淀粉基吸附剂的凝胶化可扩展聚合物网络，增强扩散机制，同时使内部位点更易于吸附［26］。对淀粉基吸附剂的形态控制也是增强其吸附能力的有效途径。

表2 淀粉基吸附剂的研究及应用Table 2 Research and application of starch-based adsorbents

3 木质素基吸附剂

木质素对重金属离子有天然的亲和力，且对重金属离子的亲和力因木质素来源的不同存在明显差异：从造纸黑液中提取的木质素表面含有羧酸和酚酸基团，羧酸基团对重金属离子的亲和力为Pb2+＞Cu2+＞Zn2+＞Cd2+＞Ni2+，酚酸基团对重金属离子的亲和力为Pb2+＞Cu2+＞Cd2+＞Zn2+＞Ni2+［27］；而硫酸盐木质素对重金属离子的亲和力为Cr6+≫Cd2+＞Cu2+＞Zn2+［28］，表明木质素基吸附剂能同时吸附多种重金属离子，但其吸附过程也易受到其他重金属离子的干扰。目前，制浆造纸行业木质素的利用率较低，将木质素基材料用作吸附剂是实现木质素高值化利用的有效途径。

3.1 化学改性木质素基吸附剂

木质素结构复杂，含有丰富的芳环结构、脂肪族和芳香族羟基及醌基等活性基团。未经改性的木质素在溶液中易团聚而不利于吸附污染物，通常用含氧、氮或硫的官能团进行化学改性以提高木质素对重金属离子和有机染料的吸附能力［29］。Jin等［30］利用冠醚对金属离子的强亲和力，通过曼尼希反应将1-氮杂-18-冠-6-醚接枝到木质素上，制备出功能化木质素吸附剂（AFL），其对Pb2+的最大吸附容量达91.4 mg/g，比原木质素（13.5 mg/g）高5.9倍，经过4次循环后，吸附效率保持在80%以上。Liu等［31］将PAA接枝到经酸预处理的碱木质素上，制备出具有分层多孔结构的复合水凝胶（PAA-g-APL）以同时吸附Pb2+、Cu2+和Cd2+，对这3种金属离子的最大吸附容量分别为223.0、20.5和6.61 mg/g，表明PAA-g-APL可用作Pb2+的选择性吸附剂。An等［32］用（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）对木质素进行胺硅烷化，合成的硅烷化和胺化的木质素吸附剂（SAL）对刚果红和Cu2+的最大吸附容量分别为74.4和17.8 mg/g。综上可知，木质素基吸附剂对每种重金属离子的吸附能力与木质素改性方式密切相关，不同官能团结构对不同重金属离子的结合捕获能力不同，同时受吸附条件（如温度、pH值、重金属离子浓度）的影响。

3.2 木质素衍生材料吸附剂

木质素作为低成本、含量丰富的生物质资源，其衍生材料种类繁多，目前用作吸附剂的木质素衍生材料有木质素基生物炭、磁性纳米颗粒、水凝胶及多孔碳材料等。Wu等［33］研究比较了碱木质素（AL）及其生物炭衍生物（ALB）对Pb2+的吸附能力，ALB显示出优异的吸附性能，最大吸附容量约是AL的2倍，且吸附速率更快，表明木质素衍生的生物炭是一种有前景的吸附材料。Dai等［34］通过纳米沉淀法制备了磁性碱木质素-多巴胺纳米颗粒（AL-DA/Fe3O4NPs），其对Cr3+的最大吸附容量达到44.6 mg/g，且具有灵敏的磁响应性和良好的可再生性。Zhu等［35］利用Fe3O4作为模板剂，通过简便的蚀刻-磺化工艺从玉米秸秆中制备出具有优异选择性、可快速选择吸附阳离子染料MB的木质素衍生的磺化多孔碳（LSPC）吸附剂，其对MB的最大吸附容量达621.5 mg/g，具有较高的吸附能力和良好的可再生性，6次循环后，其对MB的去除率仍保持在92.3%。以上研究表明，制备多样性的木质素衍生材料，在提高吸附性能的同时，能使木质素基吸附剂更具选择性和可再生性。

4 壳聚糖基吸附剂

壳聚糖（CS）是自然界中具有良好应用潜力的功能性生物质材料。CS分子中含有大量的羟基和氨基，其本身是一种螯合剂，对重金属离子有强亲和力，氨基的存在使CS对阴离子染料也具有一定的吸附能力［1］。天然未改性的CS由于高结晶度、低机械强度、低溶解度和在酸性介质中的不稳定性而不能直接用作吸附剂［36］。对CS进行改性可拓宽其在吸附领域的应用。Muhammad等［37］以戊二醛为交联剂，利用β-环糊精（β-CD）与氨三乙酸（NTA）交联后制得的NTA-β-CD聚合物对CS进行改性，合成了一种新的吸附剂（NTA-β-CD-CS），该吸附剂可快速有效吸附Hg2+、MB和MO，最大吸附容量分别为178.3、162.6和132.5 mg/g，且具有良好的稳定性和可再生性，经过4次循环，NTA-β-CD-CS的吸附效率仍保持不变，其吸附机理为：β-CD腔通过主体/客体夹杂物包裹了MB，残留的羟基、羧基和氨基成为Hg2+和MO吸附的活性位点，Hg2+和MO分别通过氧原子的螯合和氨基的静电作用而被吸附。Cui等［38］通过表面引发的接枝聚合反应将PAA和聚丙烯酰胺（PAM）接枝到CS链上以制得g-CCS吸附剂，再通过与Fe（III）配位获得Fe-g-CCS吸附剂，g-CCS吸附剂对阳离子染料MB最大吸附容量为79.1 mg/g，Fe-g-CCS对阴离子染料RBR最大吸附容量达到918.5 mg/g。

在实际应用时，CS通常很难以粉末或薄片形式用作吸附剂，将其转化为凝胶有助于克服这些限制。Pavithra等［39］将CS与PAM、MBA进行化学交联，并与桔皮共混，制备CS基水凝胶，该水凝胶对Cr6+和Cu2+的吸附效率分别达80.4%和82.5%，且可通过盐酸进行脱附，具有较好的再生性能。

5 果胶基/瓜尔胶基吸附剂

果胶是一种天然多糖，其分子结构中有大量的羧基和羟基，对重金属离子有强亲和力。果胶的来源直接影响其对重金属离子的吸附能力和选择性，柑橘果胶、仙人掌果胶和苹果果胶对Pb2+的最大吸附容量分别为176.0［40］、26.6［41］和147.0～180.0 mg/g［42］。天然果胶在水溶液中不稳定且难以分离，通常需对其进行改性。Liang等［43］利用乙二胺对柑橘果胶进行改性，制得具有不同酰胺化度的乙二胺改性果胶（EPs），并将其用于Pb2+的吸附；结果表明，酰胺化度高的乙二胺改性果胶（EP-48）对Pb2+的去除率超过94%。Martins等［44］制备了高橙皮果胶含量（74 wt%）的果胶/CS复合膜吸附剂，该复合膜吸附剂可从水溶液中去除Cu2+，最大吸附容量为29.2 mg/g。

瓜尔胶是豆科植物瓜尔豆的提取物，其直链中有大量的活性醇羟基，氢键结合面积大，是具有吸附潜力的生物质材料。Duan等［45］通过氧化和缩合制备了半乳糖肼改性的瓜尔胶基吸附剂（GG-GH），室温下其对有机染料MB、RhB、MeO和BrB的最大吸附容量分别达1522.2、1360.0、868.8和904.7 mg/g，经过10次再生循环后，对有机染料的去除率仍然保持较高水平（＞95%），是一种吸附性及可再生性好的水处理生物质材料。

6 农林废弃物吸附剂

为了充分利用生物质资源，实现可持续发展，将秸秆、甘蔗渣、玉米芯、稻壳、柚子皮、橙皮、菠萝麸皮等农林废弃物用作生物质吸附剂引发越来越多的关注。Rabia等［46］通过热解过程分别合成了稻壳、小麦秸秆和玉米芯生物炭吸附剂，对Pb2+的去除率分别为96.4%、95.4%和96.9%，对Cd2+的去除率分别为94.7%、93.7%和95.8%。Ahmed等［47］研究了橙皮（OP）和磁化橙皮（MOP）作为吸附剂对废水中结晶紫（CV）染料的去除效果；结果表明，MOP的最大单层吸附容量（555.6 mg/g）高于OP（138.9 mg/g），且在5次循环中表现出优异的再生能力，MOP可作为去除工业废水中CV染料的有效吸附剂。Ng等［48］将稻壳和油棕空果串（OPEFB）漂白和碱处理后用作MB的吸附剂，OPEFB和稻壳纤维素对MB的去除率分别达到96.8%和97.8%，最大吸附容量分别为185.2和58.5 mg/g。李秀玲等［49］和戴静怡等［50］分别研究了硫酸亚铁改性桑枝和氢氧化钠改性梨树枝对废水中重金属离子的吸附性能；结果表明，改性桑枝吸附剂对Cr6+去除率达97.4%，较改性前提高了26.1%，改性梨树枝对Pb2+和Cd2+最大吸附量分别为238.6和80.3 mg/g，是未改性梨树枝的4.74和1.92倍，硫酸亚铁和氢氧化钠改性增加了桑枝和梨树枝的表面孔隙、交换性离子和表面官能团数量，使改性桑枝和改性梨树枝对重金属离子具有良好的吸附性能。

农林废弃物材料具有较好的吸附剂应用前景，其来源的广泛性使其制备和改性方法具有多样性，探究合适的改性方法制备高吸附性能的农林废弃物吸附剂，将是我国实现农林废弃物的能源转化利用的重要途径之一。

7 结语与展望

生物基吸附剂作为一种绿色、环保、可持续的新型吸附材料，在重金属离子、染料的吸附分离中表现出很大的应用潜力，有望逐步取代传统的吸附材料。近年来，基于生物基吸附材料的研究越来越广泛，研究者们更致力于将生物基吸附材料凝胶化、磁化或与其他材料复合以提高其吸附性能，且已有部分研究者制备出高性能的生物基吸附剂，但仍存在以下不足：（1）制备的生物基吸附剂主要为凝胶、颗粒、膜等形式，机械强度较差，与工业化应用的需求还有一定差距；（2）目前生物基吸附剂的应用仅限于理想条件下的实验室规模，对于大规模工业废水处理时的成本和可行性缺乏探索；（3）大部分的生物基吸附剂不具备复合吸附的性能，仅能吸附一种或几种特定的污染物，难以预测其在工业应用中对污染物的实际吸附能力；（4）影响生物基吸附剂吸附性能因素作用及吸附机理研究不够深入。因此，综合考虑吸附剂的成本（原料成本和改性成本）和可获得性（例如纳米纤维素、淀粉纳米晶等产量较低）、吸附操作的难易程度、吸附剂的静态和动态吸附效果以及可循环利用性，进一步探究新型生物基吸附剂及其制备和改性方法、拓展生物基吸附剂的应用领域、满足生物基吸附剂的工业应用仍是今后需要解决的问题。基于生物质材料组装超分子聚合物，综合氢键理论和超分子化学理论，构筑智能化高值化的生物基吸附剂是生物质功能化应用研究的发展趋势；进一步研究生物基吸附剂对各种物质的吸附平衡、吸附控制及吸附机理，开发低成本、高效、经济、再生性好、实用性强的生物基吸附剂是研究的重点和发展方向。