生物炭的氧化还原行为及其在环境污染控制中的应用

首先介绍了生物炭电子传递的"中介体机制"和"导体机制";进一步分析了生物炭的氧化还原行为对重金属类污染物和有机污染物迁移转化的影响,阐述了生物炭利用其自身醌类官能团存储的电子还原污染物和利用外源电子以其界面为活性位点介导污染物还原的两种反应机制。针对生物炭对铁元素生物地球化学循环的影响,介绍了生物炭在促进微生物还原Fe(Ⅲ)的研究进展,及生物炭促进微生物还原Fe(Ⅲ)的相关机制。总结了生物炭氧化还原行为的环境意义和未来研究方向。     

生物炭的氧化还原行为及其在环境污染控制中的应用

首先介绍了生物炭电子传递的"中介体机制"和"导体机制";进一步分析了生物炭的氧化还原行为对重金属类污染物和有机污染物迁移转化的影响,阐述了生物炭利用其自身醌类官能团存储的电子还原污染物和利用外源电子以其界面为活性位点介导污染物还原的两种反应机制。针对生物炭对铁元素生物地球化学循环的影响,介绍了生物炭在促进微生物还原Fe(Ⅲ)的研究进展,及生物炭促进微生物还原Fe(Ⅲ)的相关机制。总结了生物炭氧化还原行为的环境意义和未来研究方向。     

铁基生物炭活化过硫酸盐处理有机废水的研究进展

环境中富集的各种有机污染物对生态系统和人体健康存在较大威胁。近年来，基于过硫酸盐（PS）的高级氧化技术（AOPs）因操作简单、成本较低且氧化还原能力强，在高效降解有机污染物方面展现出巨大潜力。铁基生物炭（Fe-biochar）由于具有吸附和催化的双重优势，在活化PS降解有机污染物领域得到了广泛应用。简述了Febiochar复合材料的制备方法，介绍了Fe-biochar活化PS过程的影响因素，分析了污染物降解过程中存在的反应机制。Fe-biochar不仅可以通过吸附作用去除污染物，还可以通过高效的电子转移来介导Fe-biochar/PS体系中自由基途径和非自由基途径对污染物进行降解。同时，对Fe-biochar的重复利用性和稳定性进行了讨论，提出了几种Fe-biochar高效再生的方法。最后对Fe-biochar用于活化PS降解有机污染物的实际应用进行了展望，以期为难降解有机污染物处理及生物质高值化利用提供参考。     

污泥生物炭催化高级氧化过程进展

作为废水处理过程的副产物,污泥的高效处理处置是环保领域的难题之一。通过高温热解将污泥转化为生物炭是一种有效的污泥资源化途径。污泥生物炭不仅可作为“吸附剂”吸附去除水体中污染物,还可作为新型“催化剂”高效催化高级氧化过程以降解水体中的有机污染物。本文综述了近些年来国内外关于污泥生物炭在高级氧化技术领域尤其是催化过硫酸盐（PS）、过氧化氢（H₂O₂）、臭氧（O₃）以及光催化等氧化过程降解有机污染物的研究进展。通过探讨污泥生物炭的表面官能团、掺杂改性杂原子、负载过渡金属及其氧化物以及与其他技术耦合催化降解有机污染物的研究现状,进一步揭示污泥生物炭催化作用的关键活性位点以及催化机理。最后提出该领域目前面临的主要问题及未来发展方向,为污泥生物炭进一步实现高附加值资源化利用提供重要参考。     

水热生物炭基材料催化活化过氧单硫酸盐去除水中难降解有机物的研究进展

基于过氧单硫酸盐(PMS)的高级氧化工艺(AOPs)在高效去除难降解有机污染物的领域中具有广阔的应用前景。生物炭是可再生或废弃生物质碳化的固体产物，水热碳化是生物质资源化的低耗能过程，它的主要产物是水热生物炭(HC)。由于HC具有丰富的表面官能团，同时在制备过程中其表面组成和结构较易进行优化调控，HC作为一类新兴碳基功能材料用于催化活化PMS的AOPs过程对于难降解有机污染的高效去除提供了新的途径。文中从HC的生物质来源、合成方法及其活化PMS的机制、影响因素和应用等方面，阐述了HC/PMS体系去除水环境中难降解有机污染物的研究进展，并提出了该研究领域中亟需解决的问题和HC催化活化PMS研究的未来发展方向。     

炭质材料在活化过硫酸盐高级氧化技术中的应用进展

在应用过硫酸盐高级氧化技术降解有机污染物的过程中,开发经济、高效、安全的新型活化技术至关重要并成为目前的研究热点。近年来,炭质材料凭借其自身独特的优势及发展前景迅速受到广泛的关注,有望成为应用于高级氧化技术的新一代绿色催化剂。本文综述了近几年来国内外关于各种炭质材料在活化过硫酸盐氧化技术中的研究应用进展,包括活性炭活化、不同类型的生物炭活化、表面化学改性炭材料活化、杂原子改性炭材料活化、炭材料负载金属及金属氧化物活化以及炭材料与其他技术耦合活化过硫酸盐降解有机污染物的研究现状,并探讨了该技术在应用过程中的运行成本问题,最后提出了该技术目前面临的问题及未来发展方向,期望为促进炭质材料活化过硫酸盐高级氧化技术的进一步推广和应用提供参考。     

臭氧技术处理印染废水研究进展

印染废水经二级处理后,其残余的污染物及色度仍会对环境造成很大影响。因此,高效处理技术的研发十分必要。臭氧在水中具有较高的氧化还原电位,能够降解并矿化部分有机污染物。臭氧氧化与其它水处理技术相结合产生氧化性更强的羟基自由基,能够快速、无选择性地降解有机物,是处理印染废水行之有效的方法。综述了几种高效、实用的臭氧处理技术:臭氧/紫外光法、臭氧/过氧化氢法、臭氧/活性炭法和臭氧/生物炭法。并指出了该技术在工程应用中存在的问题:反应器内泡沫的大量产生、沉淀物的生成以及臭氧对反应设备的腐蚀等。提出了开发不同处理工艺的有效组合是臭氧技术应用于印染废水处理中的研究和发展方向。     

过渡金属-生物炭活化过硫酸盐的研究进展

在应用过硫酸盐高级氧化技术降解有机污染物的过程中，过渡金属-生物炭复合催化剂凭借其独特的优势及发展前景而占有重要地位。综述了近年来各种过渡金属-生物炭复合催化剂在活化过硫酸盐中的研究进展，对包括钴-生物炭、铁-生物炭、铜-生物炭和二元过渡金属-生物炭在内的各种复合催化剂活化机制进行了分析和探讨。最后提出了该研究领域中存在的问题及未来发展的方向，期望为过渡金属-生物炭复合材料在过硫酸盐活化领域的进一步推广和应用提供参考。     

环境持久性自由基的形成及其在环境污染物降解方面的应用

持久性自由基(persistent free radicals,PFRs)是一类具有长寿命,能够稳定存在的一类自由基.燃烧颗粒物、矿物、土壤颗粒物、生物炭、石油焦等材料上均能形成PFRs.由于PFRs广泛存在于大气、水体、土壤环境中,因此近年来针对PFRs的形成过程、环境行为及其环境应用均有广泛的研究.针对近年来PFR...     

二氧化钛纳米管制备及其光催化降解有机物应用研究进展

介绍了近年国内外二氧化钛纳米管的几种制备方法,有水热合成法、模板法和阳极氧化法,叙述了二氧化钛纳米管光催化氧化技术在有机污染物降解方面的研究进展。认为今后的研究和发展方向为:优化二氧化钛纳米管光催化反应光谱可利用的范围,提高二氧化钛纳米管的催化活性,探索二氧化钛纳米管光催化氧化降解有机污染物中的优化条件,加强专门针对降解有机污染物的二氧化钛纳米管的研究,进一步的研究反应机理,加强对二氧化钛纳米管在各个领域应用的探索,并转化为实际工程应用。     

球磨改性生物炭在环境修复中的应用进展

利用球磨机械力化学技术制备的改性生物炭具有成本低、产能高、绿色无溶剂等优点,近年来受到研究人员的广泛关注.球磨改性增加生物炭表面官能团、扩大其比表面积以及提高吸附容量,使球磨改性生物炭对环境污染物具有优异的去除性能,在环境修复领域应用前景广阔.介绍了球磨改性生物炭的制备与理化性质,总结了球磨改性生物炭在环境修复中对污染物质去除的最新进展,同时明确其对各类污染物的去除机制.在此基础上,探讨球磨改性生物炭在环境修复中目前存在的问题与限制因素,从明确技术和经济可行性、扩展材料应用范围以及厘清潜在生态环境风险等方面提出未来研究方向.     

过渡金属单原子催化剂活化H2O2/PMS/PDS降解有机污染物的研究进展

单原子催化剂（SACs）是一种将金属以原子态负载于载体上的新型材料,具有原子利用率高、催化活性强和易回收等优点,使其在催化降解有机污染物方面备受关注。本文介绍了SACs的催化影响因素,总结了SACs催化降解有机污染物在环境领域中的应用。此外,着重综述了不同过渡金属（Fe、Co、Mn、Cu等）单原子催化剂在基于双氧水或过硫酸盐的高级氧化技术中的催化机理,单原子金属（M）一般与N键合形成活性位点M—N _x,活化氧化剂生成自由基或单线态氧,高效降解有机污染物。最后,提出未来SACs在催化降解有机污染物的研究方向是合成金属负载量高、稳定性高、pH适用范围更广的SACs,以及根据SACs的结构-性能关系和催化机理,对目标污染物设计特定催化剂。     

掺硼金刚石阳极电催化降解新兴抗生素类污染物研究进展

抗生素类药物是目前水环境中出现的一类新兴有机污染物,具有难自然降解、环境刺激性、生物毒性及耐药性等特点,高效去除抗生素类污染物是近年来环境工作者重点探讨的内容。掺硼金刚石（boron-doped diamond,BDD）电极由于自身优异的物理和化学性质,被认作为目前电催化氧化水中有机污染物最为理想高效的阳极材料,但关于BDD阳极在新兴抗生素类污染物的研究情况尚未进行及时的总结。本文首先论述了BDD阳极在电催化氧化有机污染物的降解过程和基于强氧化性物种的电催化氧化机理,进而分析了BDD阳极在电催化降解水中新兴抗生素类污染物的研究进展,探讨了影响抗生素类污染物电催化降解过程的关键影响因素,总结了BDD阳极材料的开发情况,同时,总结了以BDD阳极电催化氧化为基础发展而来的其他水处理联合方法,最后,进一步展望了BDD阳极在未来电催化降解抗生素类污染物存在的问题及未来的重点发展方向。     

Photo-degradation of methylene blue in the presence of 2-anthraquinone sulfonate and cyclohexanol

Hydroxyl radical is a highly reactive oxygen species and can be used to oxidize many pollutants and toxic organic compounds. 2-Anthraquinone sulfonate (2-AQS) was found capable of producing hydroxyl radicals under UVA exposure. In this study, the photo-induced oxidative degradation of methylene blue (MB) by 2-anthraquinone sulfonate was investigated. Results indicated that 2-anthraquinone sulfonate was able to photo-degrade methylene blue. Addition of some chemical such as cyclohexanol could significantly increase the photo-degradation of methylene blue by 2-anthraquinone sulfonate. The degradation process was investigated by using LC-MS. Potential photochemical reaction mechanism of 2-anthraquinone sulfonate was proposed in this paper. Influence of solution pH value and different ratios of 2-AQS, cyclohexanol and MB mixture on the degradation of methylene blue were also studied.     

高活性Cu-MnO2类氧化物酶降解罗丹明B

纳米酶因其优良的催化活性在环境修复领域引起人们的广泛关注。元素掺杂可提升纳米酶催化性能。采用一步水热法制备了高活性铜掺杂二氧化锰（Cu-MnO2）类氧化物纳米酶（简称为类氧化物酶），并探究了Cu-MnO2催化降解罗丹明B（RhB）染料的效果。结果表明，铜掺杂后Cu-MnO2产生了协同效应，增强了Cu-MnO2的类氧化物酶催化活性，当溶液pH=3、RhB初始质量浓度为50 mg/L、Cu-MnO2用量为0.01 g时，30 min内可完全降解RhB，并且催化剂使用5次后RhB降解率仍达75%。此外，对环丙沙星、氧氟沙星、四环素和对苯二酚等难降解的污染物的降解率分别为88.86%、90.47%、92.62%和90.99%。Cu-MnO2类氧化物酶催化降解RhB的机理研究表明，富含氧空位的Cu-MnO2中存在丰富的空穴（h+），有利于吸附和催化溶解氧生成大量的单线态氧（1O2）和少量的超氧自由基（O2·-）等活性氧物种用于快速降解有机污染物。     

改性生物炭对土壤重金属污染修复研究进展

土壤中金属污染导致食用林产品、农产品中重金属高富集,严重威胁人类健康。生物炭作为简单易得,来源广泛的吸附材料,可用于土壤重金属污染物修复。本文主要综述了生物炭的制备、改性剂的选择与功能、改性方法及改性生物炭的特性。介绍了改性生物炭的表征手段如傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和比表面积和孔径分析仪在生物炭改性过程中的作用及分析方法。客观分析了改性生物炭的制备方式及对土壤重金属污染修复的机制及效果,并讨论生物炭及改性生物炭对重金属常见的吸附机理以及表面吸附、静电作用、离子交换和共沉淀的特征和条件。大量的研究结果表明,生物炭对降低土壤中重金属的有效态含量具有显著效果,且经过酸碱、氧化还原、吸附剂复合等方式改性后吸附性能更加高效和稳定。生物炭改性是为了提高生物炭的安全性、高效性、重复使用性和环境友好性,同时加强生物炭的重金属修复性能。因此,功能型生物炭的研制及拓展改性生物炭的应用是生物炭改性的进一步深入研究方向。     

金属有机骨架及其衍生材料活化过硫酸盐在水处理中的

金属有机骨架材料（MOFs）具有以金属离子为中心的结构特征,因此利用MOFs及其衍生材料可构建非均相过硫酸盐催化氧化体系,该体系能耗低且高效,在水处理中具有良好的应用前景。本文综述了MOFs及其衍生材料活化过硫酸盐处理水中难降解有机污染物（包括有机染料、环境内分泌干扰物和抗生素）的研究现状,探讨了不同组成及结构的MOFs及MOFs衍生材料对催化降解水中有机污染物性能的影响,指出MOFs及其衍生材料的结构设计、合成策略、不饱和的金属活性位点以及反应体系中的活性物质等是体系催化降解能力的重要影响因素。最后总结了目前基于MOFs材料活化过硫酸盐作为一种新型的高级氧化技术在水处理应用研究中存在的问题,并提出新型高效联合活化体系的构建及活化作用机制深入的探索和完善是今后研究的重点。     

磁性生物质炭的制备及在污染水体中的应用

介绍了磁性生物质炭的制备方法及所需的原料,尤其是在污染水体中的应用。阐述了磁性生物质炭的制备方法,包括浸渍-热解法、液相还原法、共沉淀法和物理混合法,并指出各种制备方法的优缺点。重点分析了磁性生物质炭吸附污染物的影响因素及机理,发现磁性生物质炭的热解温度及投加量、溶液的pH、反应时间、污染物的初始浓度、吸附温度和溶液中其他竞争离子等对污染物吸附效果都有一定的影响,而且其吸附机理比较复杂,关键的吸附机理包括物理吸附、离子交换、静电吸附、共沉淀、表面络合等。详细总结磁性生物质炭在污染水体中的应用,磁性生物质炭已广泛用于去除水体中的各种污染物,包括重金属、无机阴离子、抗生素、农药、有机染料及核污染物。此外,还对磁性生物质炭的再生和回收进行了评价。     

高碘酸盐的活化及降解水体有机污染物研究进展

根据高碘酸盐活化方式、活化机理和相关自由基种类等方面,叙述了国内外高碘酸盐高级氧化体系降解水体有机污染物方面的工作.基于氧化剂为高碘酸盐的高级氧化技术氧化能力强,能在较宽的pH范围内高效降解包括抗氧化能力极强的全氟辛酸(PFOA)在内的多种有机污染物,在水处理领域具有较好的应用潜力.依据目前的研究现状,结合实际需求,认...