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随着工业化、城市化和人口的迅猛发展，大量的生产废水和生活污水被随意排出到环境中，造成了环境污染。这重污染的现状和程度急剧加重的趋势受到了越来越多人们和相关学者的关注和担忧。高级氧化技术作为一种先进的解决技术和手段，它在处理环境中的有机污染物表现出了矿化程度好、氧化能力强、成本相对较低和处理周期短等优点。然而传统的高级氧化技术存在pH范围太窄、金属渗漏、应用范围局限等诸多弊端，这或多或少影响了该技术的进一步发展。同时，关于催化剂激活过硫酸盐的详细机理和激活过硫酸盐的有效活性位点仍需要探索和研究。该论文主要研究领域是利用生物质废弃物碳材料去激活过硫酸盐从而产生活性氧去氧化降解环境中常见有机污染物。这项研究中的生物炭催化剂是利用廉价易得的废弃甘蔗渣为碳源，通过CaCl2和KOH改性处理后进一步热解制备得到的新型活化介孔碳材料(Ca/BS-800-KOH)。这个取材到材料制备过程不仅符合“废物利用，以废治废”的理念，同时在煅烧过程中还减少了生物质碳源的封存，减少温室气体的排放。该材料的吸附和催化性能通过降解一些有机物像苯酚，罗丹明B来进行评估，并对实验条件进行了优化。我们提出了CaCl2和KOH的改性甘蔗渣生物炭后其性能提升的的机理，并运用一些表征手段和实验分析对材料的结构和性质进行了探索,揭示了材料的催化活性位点，提出了催化过程中的电子传递过程。详细内容如下：
1.本文利用CaCl2和KOH处理的甘蔗渣粉末在800℃煅烧得到的甘蔗渣生物炭(Ca/BS-800-KOH)和未处理的甘蔗渣生物炭(BS-800)以及其他碳材料(商业生物炭和活性炭)去激活过硫酸盐(PDS)对苯酚进行降解。Ca/BS-800-KOH在众多碳材料中表现出最好的去除效果，0.066g/L的该材料去激活1g/L的PDS在90min内可以完全降解20mg/L的苯酚。相比于BS-800，Ca/BS-800-KOH的比表面积(1209 m2/g)和孔体积(1.231 cm3/g)明显增加。同时，根据傅里叶红外(FTIR)光谱发现，Ca/BS-800-KOH的含氧官能团种类也增多了。这说明，CaCl2和KOH处理可以通过改善材料表面的化学性质和孔结构来提高材料对污染物的吸附和催化性能。相比于其他碳材料来说，Ca/BS-800-KOH体现出大的比表面积、相对好的可再生性、较低的剂量和廉价的制备成本等优势。
2.SEM和TEM结果显示，Ca/BS-800-KOH经过KOH和CaCl2处理后表面变得相对粗糙，碎片结构厚度变薄。结合FTIR和比表面积分析仪发现，相对于BS-800，Ca/BS-800-KOH的表面性质和结构发生了明显变化。在此，我们提出了CaCl2和KOH处理甘蔗渣后提高生物炭材料吸附和催化性能的机理，即物理活化法、化学活化法、碳层的膨胀和褶皱变化、导电性增加。
3.根据反应前后Ca/BS-800-KOH的X射线光电子能谱(XPS)和FTIR的结果发现,苯酚有被吸附到Ca/BS-800-KOH的表面并且存在明显的降解趋势。而且C-OH在反应中含量相对减少，说明它被转换成其它含氧官能团作为催化反应中的活性位点。拉曼光谱显示，反应后的ID/IG数值上升，表明材料在反应中的石墨化程度降低，不利于电子的传递和PDS的活化。
4.猝灭实验结果表明：自由基和非自由基路径都参与了苯酚的氧化降解，其中非自由基占主导地位。电子自旋谐振(ESR)结果也证实自由基(SO4·-,·OH, O2·-)和单线态氧(1O2)存在于反应系统中。
5.实际水样和土壤泥浆中苯酚的降解结果表明，Ca/BS-800-KOH具有在复杂的自然环境中降解苯酚的能力。多种污染物降解曲线表明，Ca/BS-800-KOH具有广谱催化降解有机污染物的能力，有很好的应用潜力。
1.本文利用CaCl2和KOH处理的甘蔗渣粉末在800℃煅烧得到的甘蔗渣生物炭(Ca/BS-800-KOH)和未处理的甘蔗渣生物炭(BS-800)以及其他碳材料(商业生物炭和活性炭)去激活过硫酸盐(PDS)对苯酚进行降解。Ca/BS-800-KOH在众多碳材料中表现出最好的去除效果，0.066g/L的该材料去激活1g/L的PDS在90min内可以完全降解20mg/L的苯酚。相比于BS-800，Ca/BS-800-KOH的比表面积(1209 m2/g)和孔体积(1.231 cm3/g)明显增加。同时，根据傅里叶红外(FTIR)光谱发现，Ca/BS-800-KOH的含氧官能团种类也增多了。这说明，CaCl2和KOH处理可以通过改善材料表面的化学性质和孔结构来提高材料对污染物的吸附和催化性能。相比于其他碳材料来说，Ca/BS-800-KOH体现出大的比表面积、相对好的可再生性、较低的剂量和廉价的制备成本等优势。
2.SEM和TEM结果显示，Ca/BS-800-KOH经过KOH和CaCl2处理后表面变得相对粗糙，碎片结构厚度变薄。结合FTIR和比表面积分析仪发现，相对于BS-800，Ca/BS-800-KOH的表面性质和结构发生了明显变化。在此，我们提出了CaCl2和KOH处理甘蔗渣后提高生物炭材料吸附和催化性能的机理，即物理活化法、化学活化法、碳层的膨胀和褶皱变化、导电性增加。
3.根据反应前后Ca/BS-800-KOH的X射线光电子能谱(XPS)和FTIR的结果发现,苯酚有被吸附到Ca/BS-800-KOH的表面并且存在明显的降解趋势。而且C-OH在反应中含量相对减少，说明它被转换成其它含氧官能团作为催化反应中的活性位点。拉曼光谱显示，反应后的ID/IG数值上升，表明材料在反应中的石墨化程度降低，不利于电子的传递和PDS的活化。
4.猝灭实验结果表明：自由基和非自由基路径都参与了苯酚的氧化降解，其中非自由基占主导地位。电子自旋谐振(ESR)结果也证实自由基(SO4·-,·OH, O2·-)和单线态氧(1O2)存在于反应系统中。
5.实际水样和土壤泥浆中苯酚的降解结果表明，Ca/BS-800-KOH具有在复杂的自然环境中降解苯酚的能力。多种污染物降解曲线表明，Ca/BS-800-KOH具有广谱催化降解有机污染物的能力，有很好的应用潜力。