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作为一类亲脂疏水有机污染物,卤代有机物(HOCs)由于其潜在的生态风险而受到越来越多的关注。纳米零价铁(NZVI)是一种具有高反应活性、高比表面积的环境功能材料,可以实现HOCs的还原脱卤降解,但是其易团聚、易失活的特性限制了NZVI的工程应用。将NZVI负载于生物炭(BC)上制得的新型材料(BC-NZVI)能够较好地保留NZVI与BC的优点,使得BC-NZVI更具应用于实际HOCs污染修复的潜力。本文针对水中HOCs污染控制需求和农业废弃物资源化处理需求,利用玉米芯开发了两种新型环境功能材料:生物炭负载硫化纳米零价铁(BC-SNZVI)和生物炭负载镍掺杂纳米零价铁(BC-Ni/NZVI),并对2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP,典型HOCs)进行同步吸附与脱氯降解。主要工作如下:(1)用十种农业废弃物制备BC并使用傅里叶红外光谱和拉曼光谱进行表征,结果表明玉米芯BC拥有较丰富的含氧官能团和芳香官能团且石墨化程度较高,为最佳NZVI负载载体。玉米芯BC的最佳裂解温度为800℃,该裂解温度下BC对2,4,6-TCP的吸附符合伪二级吸附动力学模型,最大吸附容量为135.43 mg·g-1。颗粒内扩散模型拟合结果说明玉米芯BC对2,4,6-TCP的吸附为表面吸附和内扩散吸附共同作用,其中内扩散过程为速率控制步骤。Freundlich模型能够更好的描述玉米芯BC对2,4,6-TCP的等温吸附曲线,该吸附反应为放热反应,低温更有利于玉米芯BC对2,4,6-TCP的吸附去除。(2)使用改进的液相还原法制备了BC-SNZVI。相较于BC和BC-NZVI,BC-SNZVI拥有更大的比表面积(208.8 m~2·g-1)、更发达的微孔结构(0.117 cm~3·g-1)和更丰富的表面官能团。硫化剂的添加使得材料的Fe含量由11.7%提升至17.7%。通过优化得到BC-SNZVI合成的最优条件为:S/Fe摩尔比为0.088、硫化剂为Na2S2O3、硫化策略为预硫化法(Pre Sulfidation Route)。BC-SNZVI去除2,4,6-TCP的过程符合伪一级反应动力学模型,其他条件不变时(材料投量0.5 g·L-1,初始2,4,6-TCP浓度30 mg·L-1,初始p H为3.0),在最优合成条件下合成的BC-SNZVI的伪一级反应动力学表观速率常数(kobs)为0.03825 min-1,比BC-NZVI的动力学常数提高了5.11倍,比NZVI的动力学常数提高了41.40倍。尽管BC-SNZVI去除2,4,6-TCP的反应为酸促反应,但由于S的引入改变了材料的表面电荷,在p H中性条件下BC-SNZVI仍能通过静电吸附去除2,4,6-TCP。(3)BC-SNZVI对2,4,6-TCP的去除路径共两条,分别为2,4,6-三氯酚→2,6-二氯酚→2-氯酚→苯酚和2,4,6-三氯酚→2,4-二氯酚→2-氯酚→苯酚,其中第一条为主要路径。S元素强化BC-SNZVI去除2,4,6-TCP的机理受多重影响,包括:增大了材料的比表面积和微孔体积、丰富了BC表面官能团、提高了NZVI分散性和负载率、强化了静电吸附、提高了材料疏水性和对HOCs亲和力、抑制了质子氢的复合以及降低了电子转移阻力等。(4)使用改进的液相还原法制备了BC-Ni/NZVI。研究证明Ni掺杂量影响BC-Ni/NZVI对2,4,6-TCP的去除,最佳Ni掺杂量为0.6%wt。当材料投量0.5 g·L-1,初始2,4,6-TCP浓度30 mg·L-1,初始p H为3.0时,反应符合伪一级动力学模型,表观速率常数kobs为0.05225 min-1。外源磁场环境进一步强化了BC-Ni/NZVI对2,4,6-TCP的去除,材料投量降低至0.2 g·L-1,初始2,4,6-TCP浓度20 mg·L-1,初始p H为3.0的条件下,表观速率常数kobs为0.01675 min-1,与无外源磁场的对照组相比kobs提高了约65.7%。XRD和SEM表明外源磁场显著促进了Fe~0的腐蚀,生成了铁氧化物等腐蚀产物。实验证明洛伦兹力导致的材料对2,4,6-TCP吸附性能的提升不显著,磁场梯度力和洛伦兹力共同导致的Fe~0的快速腐蚀则是磁场强化BC-Ni/NZVI去除2,4,6-TCP的主要机理,Fe~0腐蚀产生的氢气被负载的金属Ni吸附并催化产生质子氢,强还原性的质子氢攻击2,4,6-TCP使其脱氯降解。