Page 23 - 《精细化工》2021年第7期

第 38 卷第 7 期 精 细 化 工 Vol.38, No.7
202 1 年 7 月 FINE CHEMICALS July 2021

综论
改性活化过硫酸盐应用及机理研究进展

王 郑，王佳豪，田 湉，李家成，林子增

（南京林业大学 土木工程学院，江苏 南京 210037）

摘要：生物炭（BC）由于活化性能良好、成本低且绿色环保，已广泛应用于活化过硫酸盐（PS）去除水中难降
解有机污染物。不同的改性修饰方法可以丰富 BC 表面活性位点，进一步增强 BC 的理化性质，提高活化性能与
稳定性。首先，综述了 BC 应用于活化 PS 的改性方法；其次，总结了 BC 活化 PS 的反应活性位点，PS 活化的
自由基与非自由基途径及其差异；接着，分析了改性以及生物质原料对两种不同活化途径之间的转化影响；最
后，展望了 BC 活化 PS 应用及机理研究的发展方向。
关键词：生物炭；过硫酸盐；活性位点；自由基；活化机理
中图分类号：X52；TQ127.11 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 07-1305-09

Research progress on the application and mechanism of
modified biochar activated persulfate

WANG Zheng, WANG Jiahao, TIAN Tian, LI Jiacheng, LIN Zizeng
（College of Civil Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China）

Abstract: Biochar (BC) has been widely used for activation of persulfate (PS) to remove difficult-to-
degrade organic pollutants in water due to its good activation performance, low cost and environmental
protection. Different modification methods can enrich the active sites on the surface of BC, further enhance
the physicochemical properties of BC, and improve the activation performance and stability. Firstly, the
modification methods of BC applied to activate PS are reviewed. Secondly, the reactive sites of BC
activation of PS, the free radical and non-radical pathways of PS activation and their differences are
summarized. Subsequently, the modification and the effect of biomass feedstock on the transformation
between the two different activation pathways are analyzed. Finally, the development direction of BC
activated PS application and mechanism research is pointed out.
Key words: biochar; persulfate; active sites; radicals; activation mechanism

–
基于硫酸根自由基（SO 4 •）的高级氧化技术（简 因此非金属碳基材料应运而生，其不仅节约能源和
称 SR-AOPs）是近年来水处理领域的研究热点，与 成本还具有绿色环保的优势。目前常见的应用于
[7]
[8]
传统 AOPs 区别在于通过光、热等不同的活化方式 SR-AOPs 的碳材料主要包括活性炭 、BC 和纳米
–
[9]
来活化过氧单硫酸盐（简称 PMS，HSO 5 ）和过二硫 碳材料（还原氧化石墨烯 、碳纳米管 [10] 、纳米金
2–
酸盐（简称 PDS，S 2 O 8 ）致使其结构中 O—O 键断 刚石 [11] 、有序介孔碳 [12] ）等。
–
裂，在体系中产生具有强氧化性的 SO 4 •和•OH 等活 BC 是废弃生物质原料在无氧或限氧条件下经
[1]
性物种，从而去除水中的难降解有机污染物 。传 高温热解产生的，是典型的“变废为宝”环境友好
[4]
[3]
[2]
统的活化方式（如光 、热 、超声 等技术）由于 型催化材料，其来源分类如图 1 所示，广泛应用于
[5]
高能耗和高成本而使其应用受到限制 ；过渡金属 土壤修复 [13] 、废水处理 [14] 等环境治理领域。为了进
[6]
活化易造成金属离子泄露引发二次污染等危害 ， 一步增强 BC 的理化性质、提高活化性能，可以利

收稿日期：2021-03-24; 定用日期：2021-04-30; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210312
基金项目：国家自然科学基金（51608272）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）
作者简介：王 郑（1978—），男，教授，E-mail: wangzheng@njfu.edu.cn。