铁基生物炭活化过硫酸盐处理有机废水的研究进展

在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）对这些污染物的去除研究，受到越来越多的关注。

首先介绍了铁基生物炭（Fe-biochar）复合材料的制备方法，综述了Fe-biochar活化PS过程的各种影响因素，阐述了污染物降解中存在的反应机制及Fe-biochar的稳定性和重复使用性，提出了高效再生的方法，最后对Fe-biochar用于活化PS降解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。

近年来，基于PS的AOPs已经广泛应用于废水处理，在众多PS活化方法中，非均相铁基生物炭催化剂由于其良好的吸附和催化性能，以及优秀的可分离性而受到越来越多的关注。笔者针对铁基生物炭活化过硫酸盐的现状进行了综述，以期为寻求高效的过硫酸盐催化剂和丰富过硫酸盐的理论提供参考。

（1）介绍了几种铁基生物炭的制备方法，包括原位制备、浸渍制备以及其它方法，如液相还原、水热碳化等。不同的生物质前驱体会影响催化剂的石墨化程度、孔隙结构和比表面积。相对于单独的铁负载，当前研究证明铁基多金属和铁-杂原子掺杂更有利于提高PS的活化效率。

（2）对Fe-biochar/PS体系去除有机污染物的关键影响因素，如Fe-biochar和PS浓度，pH和共存阴离子展开了叙述。在一定范围内，随着Fe-biochar和PS浓度的升高，会提供更多的活性位点和活性氧，有助于污染物的去除。体系pH则会同时影响污染物的存在形态、催化剂的表面电荷和体系的自由基种类。另外，不同的阴离子种类会对污染物的去除展现促进或抑制作用，因此，未来应进一步研究不同阴离子对Fe-biochar/PS体系的影响机制。

（3）总结了Fe-biochar/PS体系去除有机污染的机制，包括吸附机制，以硫酸根自由基和羟基自由基为代表的自由基机制，和以单线态氧、电子转移和持久性自由基为代表的非自由基机制。

（4）对Fe-biochar的重复性和稳定性进行了评估，Fe-biochar通常具备良好的磁分离性能可以被简单分离，有利于重复使用；针对重复使用后催化失活的问题，介绍了几种Fe-biochar的再生方法，如热解和酸浸渍，可以有效去除催化剂表面累积的中间体并恢复铁的催化活性。

Fe-biochar/PS体系具有高化学稳定性、低成本和高氧化能力等优势，被广泛应用于废水处理领域，可以有效去除各种有机污染物，如染料、抗生素等，但关于Fe-biochar/PS体系的实际应用和机理目前还有待进一步研究。

当前研究主要针对模拟废水以及对单一污染物的降解，需要进一步探索对实际废水或者在多种污染物共存条件下污染物去除效果。

目前已有研究将密度泛函理论（DFT）应用于分析PS的活化机制与污染物降解途径，这有助于在微观上更好地解释PS的活化机制和污染物的降解途径。