Page 48 - 《精细化工》2021年第7期

·1330· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

沼渣炭对无机盐离子吸附机制如图 4 所示。对 胺。表面官能团的质子化和去质子化受溶液 pH 的影
+
3–
PO 4 的去除机理主要包括静电吸引、离子交换、络合 响，进而影响含氧官能团与 NH 4 之间的键合。通常，
3–
沉淀。甜菜沼渣炭表面的 MgO 可与 PO 4 反应形成 由于表面电荷的变化和沼渣炭表面金属氧化物的增
+
–
MgHPO 4 和 Mg(H 2PO 4) 2 矿物沉淀。Fe—O/Mg—O 和 加，金属修饰比未修饰的沼渣炭对 NH 4 、NO 3 和 PO 4 3–
3–
PO 4 之间络合可形成 Fe—O—P/Mg—O—P 沉淀。而 的吸附效率更高。
+
NH 4 通常与沼渣炭表面含氧官能团吸附形成胺和酰

图 4 沼渣炭吸附无机盐离子示意图
Fig. 4 Schematic diagram of adsorption of inorganic salt ions by digestate-derived biochar

3.3 沼渣生物炭在高级氧化体系中的应用及作用 氧剂量为 0.45 g/L 时，对养猪废水的脱色率达
机制 91.29%，水体中 UV 254 和 COD Cr 的去除率分别达
沼渣炭除作吸附剂外，还作为碳基催化剂用于 81.64%和 61.07%。
过硫酸盐（PS）、臭氧和芬顿氧化体系，通过产生自 此外，沼渣生物炭还成功用于芬顿氧化体系，

1
由基（•OH、SO  、 O  2 ）、非自由基（ O、电子转 去除抗生素类污染物。FU 等 [52-53] 制备了纳米铜负载
4
移、直接氧化）矿化持久性有机污染物。 的沼渣炭复合材料（Cu NPs/HDPC），在 0.5 g/L 的

PS 体系通过活化 PS 产生硫酸根自由基（ SO  ）， 复合材料和 20 mmol/L H 2 O 2 的条件下，对四环素的
4
[54]
羟基自由基（•OH）以及强氧化性非自由基等活性 去除率达 97.8%。在此基础上，FU 等 继续探讨了
该材料在 H 2 O 2 中对氰双苯丙烯酸辛酯（OC）的去
氧物种（ROSs），进而实现污染物的高效降解。沼
除性能，发现在 pH=5.6、4 h 内对 OC（50 μmol/L）
渣炭活化 PS 具有成本低、能耗少、制备简单并且可
产生非自由基等优势，逐渐受到关注。HUANG 等 [48] 的降解率高达 97.0%。
在废水中添加 800 ℃热解 100 min 的餐厨沼渣生物 沼渣炭在氧化体系中主要存在 3 种作用机制：
炭（0.5 g/L）活化过一硫酸盐（PMS、1 mmol/L），在 自由基氧化、非自由基氧化和共存氧化。在 PS 体系
10 min 内对偶氮染料污染物的去除率大于 99% [49] 。 中，沼渣炭作为催化剂，其衍生的氮原子会形成具
此外，1000 ℃下制备的消化污泥炭（ADSBC）可 有催化作用的 N 掺杂结构，减少与 PS 之间的静电
有效激活过二硫酸盐（PDS），90 min 内完全去除磺 排斥。同时，存在的氧化还原催化位点（石墨碳和
胺噻唑，远高于 400 ℃下制备的 ADSBC（去除率 氮，吡啶 N 和 C==O 结构），可激活 PS 产生活性氧

1
20.25%） [50] 。 （•OH、 O、 O  2 和 SO  ），有效降解污染物 [49] 。
4
臭氧氧化可产生许多 ROSs，如•OH 和 O  2 。由 此外，电子转移是非自由基氧化的重要途径之一。
于其绿色高效性，成为高级氧化的常用体系之一。 在 PDS 体系中，可通过氧化还原反应与沼渣炭表面
沼渣炭可作为臭氧催化剂的载体，LUO 等 [51] 利用浸渍 相互作用形成较稳定的表面复合物。同时，沼渣炭
法制备负载 MnO 2 的多孔沼渣炭活化臭氧。当负载 可 将电子 从有 机污染 物（ 电子供 体） 转移 至
MnO 2 的多孔沼渣炭的添加量为 1 g/L、pH 为 9、臭 PDS/PMS（电子受体），从而降解污染物 [50] 。在臭