四氯乙烯（PCE）广泛分布在环境中,主要来自于工业过程、干洗、纺织加工和金属脱脂等行业,尽管PCE现阶段已被干洗行业禁用,但由于其具有很好的挥发性和稳定性,容易在环境中长距离迁移并且稳定存在,因此仍然是当下关注度较高的地下水污染物之一,属于2A类致癌物,人类与之长期接触会引发一系列健康问题,因此探寻一种廉价的、无害化转化PCE的技术是十分必要的。硫化物是自然环境中含量丰富的还原试剂和亲核试剂,例如海洋沉积物和富含硫酸盐还原菌的厌氧环境中均含有硫化物;但硫化物很难独自还原污染物,需要添加催化剂从而降低反应所需的活化能。研究表明以碳材料作为催化剂可以促进硫化物还原硝基苯类、有机氯农药、染料等污染物,但目前对于氯代烃类污染物的催化还原探究还不全面,关于催化还原过程的机制以及碳材料催化的活性基团探究都不明确;此外,该技术主要应用环境为污染地下水,关于地下环境条件对修复效果的影响也少有研究。本文选用的碳材料为生物炭,由于生物炭具有成本低廉、制备容易、绿色无害化的特点,是众多碳材料中最容易实现大规模应用的材料,并且生物炭在经过高温热解后具有比表面积大、表面官能团含量丰富的特点,这使其在吸附和催化领域都有一定的应用潜力;此外,将固体废弃物转化为生物炭是减少全球废弃物碳足迹的有效策略,实现碳中和是全球共同的使命,生物炭的制备有助于实现碳封存、促进循环经济发展。因此,本文以艾草为原料制备的生物炭作为碳催化剂,针对硫化物还原PCE的体系进行研究,得到以下的成果:（1）制备过程中的热解温度设置会影响生物炭的修复效果,700-800℃为材料生效的最佳热解温度范围,经过热解成功制备出了能够催化硫化物将PCE完全无害化处理的碳材料。碳材料吸附PCE的过程符合拟二级吸附动力学过程,热力学过程符合Freundlich模型,在反应进行24 h左右即可达到吸附平衡,对PCE的最高吸附容量为71.44 mg/g。催化硫化物还原的反应过程满足拟一级动力学,浓度为20 mg/L的PCE在含有100 mg/L生物炭和5 mmol/L硫化物的体系中,5 d内即可达到完全去除,7 d内可被完全转化为乙炔。生物炭的催化还原效果优于商业合成的石墨碳材料和介孔碳材料,氮掺杂有序介孔碳（N-CMK-3）在相同时间内对PCE的最终去除率仅为49.5%。（2）基于PCE的还原产物分析以及物料平衡计算,研究阐明了生物炭-硫化物系统中污染物的转化途径。PCE催化还原的主要产物为乙炔和Cl-,其中经过质量守恒计算后乙炔的最终转化率高达99%以上,可以实现完全绿色无害化去除。通过产物分析结果、监测体系环境参数变化（pH、ORP）以及一系列材料表征手段,推测出含氮官能团和含氧官能团是导致碳材料与硫化物结合并发生催化反应的活性基团,当材料进行过催化反应后,溶液中的硫化物会以C-S键的形式结合在碳材料表面。PCE的脱氯过程主要为β-消除和氢解的共同作用,还原过程可分为两条降解途径,主要途径的还原产物是乙炔,氯乙炔和Cl-,次要途径产物为TCE,乙炔和Cl-,含氯副产物均会转化为乙炔,最终产物仅为乙炔和Cl-。（3）使用不同浓度的HNO3和KOH+H2O2作为改性剂,成功制备了5种表面性质不同,但都具有催化硫化物还原PCE能力的生物炭催化剂,通过对比材料性质和催化性能进一步探究反应机制。结果发现改性剂的添加浓度和类别会影响材料最终的修复效果,改性剂HNO3的适宜浓度为2 M-4 M,酸改性碳材料的催化效果优于碱改性碳材料。结合不同碳材料的吸附性能和催化性能,分析了碳材料在催化过程中起的重要性质,结果表明比表面积和官能团的组成均会影响催化性能。比表面积的增大通过提升PCE的吸附性能从而影响催化性能;结合表征现象、去除官能团实验、以及密度泛函计算原子偶极校正Hirshfeld电荷分析和电势能结果分析发现,羧基和吡啶氮是本催化还原体系中的活性基团,通过促进官能团毗邻的碳原子与还原性硫化物形成还原性的亲核结构（C-S结构）,从而促进了PCE的还原。（4）对催化体系中的一系列影响因素进行探究,旨在为实际应用中需要设置的条件参数提供理论参考。分别对还原剂剂量、催化剂剂量与催化动力学常数进行拟合得到的斜率分别4.16×10-3和1.35×10-3,表明还原剂剂量相较于催化剂剂量对于催化反应的速率影响更大,表明还原剂形成的具有亲核性的含硫结构是脱氯过程的限制因素,而不是吸附效率。由于还原剂硫化物随着酸碱度的变化在溶液中的存在形式不同,因此环境的酸碱度是重要的影响因素;碳材料在pH值为7-11的范围内均表现出良好的催化效果,7 d内均可以去除90%以上的PCE,而酸性条件下对PCE的去除主要为吸附过程,并未检测到还原产物。PCE的初始浓度为10-20 mg/L时具有最快的催化效果,反应速率常数由大到小的顺序为20、10、30、40、5 mg/L。（5）对于地下化学成分、温度、溶解氧（DO）和腐殖酸浓度的影响进行探究,以明确生物炭-硫化物体系所适用的地下环境。结果发现Cl-和Ca2+的加入提高了催化速率,SO42-、Fe3+、NO3-和Mg2+会抑制催化还原过程,其中SO42-和Fe3+的影响较大,HCO3-对催化性能没有明显的影响。该修复方法在低温条件下仍然有效;在地下环境温度（10℃）条件下的反应速率常数为4.60×10-3 h-1,且均为自发反应。催化反应对于厌氧条件的要求并不苛刻,在DO值低于6.60mg/L的缺氧环境条件下,碳材料均能将PCE完全去除。腐殖酸浓度的增加抑制了催化效果,这可能是由于腐殖酸同时消耗硫化物并吸附PCE。模拟柱实验结果表明生物炭-硫化物系统可以有效应用于PCE污染地下水的吸附控制和还原去除。对于初始浓度为5 mg/L的PCE污染模拟地下水,在0.61 m/d的流速下,当填料高度超过170.4 cm时,出水浓度即可达到Ⅲ类地下水标准（＜40μg/L）。综上,以上结论首次表明使用生物炭-硫化物体系修复PCE污染地下水是有效可行的。