过硫酸钠和生物炭已经广泛应用于有机污染物去除的研究。过硫酸钠,由于其氧化还原电位与臭氧相近,因此在水处理方面具有很大的应用前景。但是由于过硫酸钠本身比较稳定,常温下反应速率较慢,对有机物的降解效果不明显,所以如何提高过硫酸钠反应活性一直备受关注。目前,采用金属及其氧化物或者负载金属作为催化剂促进过硫酸钠分解产生更高活性的自由基,如硫酸根自由基(SO4·-)和羟基自由基(OH·),在有机物去除方面表现出了明显的促进作用,因此关于这方面的研究越来越多。生物炭因其具有较大的比表面积和丰富的微孔结构,被广泛应用于污水中有机物和重金属的吸附去除。近期,也有研究者将生物炭与氧化剂臭氧、过氧化氢、过硫酸盐等结合,期望生物炭也能表现出良好的催化活性。在本研究中,主要选择利用农业废弃物水稻秸秆制备的生物炭活化过硫酸钠并研究该方法对有机污染物的去除效果。苯胺是重要的化工中间体,罗丹明B也因其颜色特性及荧光性而在生产生活中被广泛应用,当它们被排放到环境中时,因其结构稳定、可生化性差而对水、土壤以及人体健康造成危害。所以,本研究将苯胺和罗丹明B作为目标物探讨水稻秸秆生物炭协同过硫酸盐对这两种有机物的去除效果、影响因素以及作用机制。据此,本论文共分为两部分:第一部分:通过批次实验研究了水稻秸秆生物炭协同过硫酸钠降解溶液中芳香胺类化合物苯胺的作用机制以及生物炭用量、过硫酸钠用量、pH、温度、共存离子等影响因素对苯胺降解的影响。研究结果表明,苯胺可在水稻秸秆生物炭和过硫酸钠共存时快速降解并具有较好的矿化率,当RSBC用量为0.6 g/L,PS用量为90 mg/L时,反应80 min后,苯胺的降解效率可达94.1%,同时TOC去除率为52%。RSBC的用量显著影响苯胺的降解,苯胺的降解速率及最终去除率均随用量的增加而增加。动力学模型拟合表明苯胺的降解反应遵循准一级反应动力学,且反应速率常数随生物炭投加量的增加而呈线性增加的趋势。实验还探究了溶液pH在3-11范围内变化时对苯胺降解的影响,发现pH在3-9范围内苯胺均可被有效去除。共存阴离子的实验表明,高浓度的硝酸根离子会抑制过硫酸钠的分解从而抑制苯胺的降解。通过检测反应过程中溶液pH变化、SO42-的生成速率,结合EPR的数据,以及在RSBC/PS体系中进一步引入自由基捕获剂Me-OH和TBA以及空穴捕获剂EDTA-2Na等方式深入探讨了RSBC/PS相互作用的机制。根据本研究的分析和观察,据推测,导致苯胺快速降解的活性物质可能不是通常所认为的SO4·-和OH·,而是一种类似于光催化中的空穴。当RSBC和PS共存时,S2O82-首先吸附到RSBC表面,然后被RSBC表面的羟基和羧基还原,产生具有强氧化性的类似于空穴的活性中间物。研究结果表明,利用农业废弃物制备的RSBC可以与PS相互作用并有效地去除溶液中的苯胺。第二部分:本章首先考察了不同反应体系,包括单独水稻秸秆生物炭吸附(RSBC),单独过硫酸钠体系(PS),水稻秸秆生物炭与过硫酸钠共存体系(RSBC/PS),对氧杂蒽型染料罗丹明B的降解作用。结果表明,单独过硫酸钠体系中罗丹明B降解效果不理想,而水稻秸秆生物炭对罗丹明B有一定的吸附作用,但是当水稻秸秆生物炭和过硫酸钠共存时对罗丹明B的降解表现出了明显的协同作用。反应120min,RSBC/PS体系对罗丹明B的去除率达到98%。当RSBC用量从0.2 g/L增加到1.0 g/L,PS浓度从40mg/L增加到160mg/L,罗丹明B的降解率随之增加。溶液初始pH在3-11之间改变时,初始pH越低,罗丹明B的降解率越高。将自由基抑制剂Me-OH和TBA以及空穴捕获剂EDTA-2Na分别引入到RSBC/PS体系中研究RSBC与PS相互作用的机制,发现体系中对罗丹明B降解起到主要作用的可能是RSBC与PS作用产生的类似于空穴的活性中间物而非硫酸根自由基和羟基自由基。结合不同时间间隔的样品的全波长扫描和LC-MS数据,推测罗丹明B的降解主要通过去乙基化、蒽环开裂、共扼双键分解,进而分解为CO2和H20。RSBC的重复利用并未表现出良好的稳定性。综上所述,RSBC/PS体系对于有机污染物的去除表现出了良好的处理效果。