高锰酸钾和高铁酸钾作为两种典型的高价态过渡金属类氧化剂,常被用于氧化处理水体的有机污染问题。但考虑到它们的选择氧化性和投量过大易引发二次污染的问题,需要对传统高锰酸钾和高铁酸钾氧化工艺进行强化和改善。生物炭是一种多孔富碳材料,具有炭孔结构发达、表面官能团丰富以及制备成本低等优点,在强化化学氧化工艺、改善水体有机污染方面具有很好的应用前景。本研究采用生物炭作为催化材料,深入探究其强化高锰酸钾和高铁酸钾降解有机微污染物的效能和机理,并回收反应后得到的载锰生物炭和载铁生物炭,考察它们催化臭氧的可行性,实现生物炭在不同氧化工艺间的重复使用。研究发现生物炭能够显著增强高锰酸钾体系降解有机微污染物的效能。单独高锰酸钾与目标污染物磺胺甲基异恶唑（SMX）反应活性很低,但当该体系中加入生物炭后,SMX降解率提高到97%,同时还将总有机碳（TOC）的去除率提高至58%。生物炭催化高锰酸钾氧化的效能受反应条件的影响,包括生物炭浓度、高锰酸钾浓度、生物炭重复使用次数以及不同水体环境等。初步探究高锰酸钾/生物炭体系的反应机理,根据络合剂影响实验和紫外可见光谱检测结果,发现生物炭催化高锰酸钾过程中在其表面生成了高活性的中间态锰。对比反应前后生物炭表面性质,发现反应后生物炭上氧化性基团增多,比表面积增大,微孔结构增加。系统地研究了高锰酸钾/生物炭体系氧化酚类污染物的效果与机理。以4-硝基酚作为酚类化合物的代表,发现高锰酸钾/生物炭能够有效降解4-硝基酚,并降低4-硝基酚的水质急性毒性。通过高锰酸钾/生物炭体系与酚类化合物反应的线性自由能关系,以反映酚类化合物在该体系中的降解速率与取代基之间的关系。对比高锰酸钾、高锰酸钾/生物炭和Mn（III）三种体系降解三氯生（TCS）的产物,发现Mn（III）无法解释高锰酸钾/生物炭体系中2,4-DCP的大量生成。利用甲基苯基亚砜（PMSO）为目标物并检测甲基苯基砜（PMSO2）的产率,发现生物炭可以加速高锰酸钾降解PMSO但对PMSO2的产率影响不大。由此可知,生物炭催化高锰酸钾的机理是促进其分解生成中间态锰物种Mn（VI）和Mn（V）。与高锰酸钾类似,高铁酸钾也是一种含有高价态过渡金属元素的氧化剂。基于生物炭对高锰酸钾的强化效能,探究生物炭强化高铁酸钾氧化降解有机微污染物的效果。结果发现与单独高铁酸钾氧化相比,加入生物炭后,选取的5种有机污染物的氧化速率提高了3～14倍,TOC去除率提高了2.4～8倍。通过自由基猝灭实验、电子顺磁共振技术以及PMSO氧化实验等方法,证实生物炭催化高铁酸钾的机理是促进高铁酸钾分解产生大量中间态铁物种Fe（IV）和Fe（V）,它们具有很高的氧化活性。当用高铁酸钾/生物炭处理实际水体,随氧化剂和催化剂浓度从20μM和5 mg/L增加到80μM和20 mg/L时,对TOC的去除率可从8.7%增加到31.6%,同时消毒副产物（DBPs）生成量降低了9.2%～23.9%。反应后生物炭表面还原性基团减少,比表面积和孔体积都明显增大,微孔结构增多。在探究高铁酸钾体系中生物炭的可复用性时发现,生物炭的催化性能会随使用次数增强,这可能归因于附着在其表面的铁氧化物的催化活性。因此我们推测,从高锰酸钾体系和高铁酸钾体系回收的载锰生物炭（Mn Ox/生物炭）和载铁生物炭（Fe Ox/生物炭）,可能会因为负载了锰氧化物或铁氧化物而具备了新的催化性能,可以被用于催化臭氧降解有机微污染物。研究表明,在p H=7.0时,单独臭氧（2.5mg/L）30分钟内可氧化降解48%的莠去津（ATZ,5μM）,加入20 mg/L的Mn Ox/生物炭或Fe Ox/生物炭后,ATZ的降解率可分别提高至83%和100%。通过化学抑制实验和电子顺磁共振技术确定羟基自由基（·OH）是两个催化臭氧化体系的主要活性物种,主要的反应活性位点是Mn Ox/生物炭和Fe Ox/生物炭上的Lewis酸性活性位,这些Lewis酸位能够有效吸附臭氧并促进臭氧分解为氧活性物种。此外,Mn Ox/生物炭或Fe Ox/生物炭上金属氧化物的氧化还原对可通过价态循环和臭氧发生电子转移反应,在促进臭氧的分解上也起到重要作用。分析Mn Ox/生物炭和Fe Ox/生物炭催化臭氧化ATZ的降解产物,推导出可能的降解路径,并发现相较于单独臭氧化,这两个催化体系对ATZ具有更好的脱氯及降低其水质急性毒性的效果。