摘要
水体和土壤等环境介质中的抗生素污染日益严峻，严重威胁着生态环境安全。活化过一硫酸盐的非均相催化氧化技术因其氧化能力强、稳定性好、pH值耐受范围广以及抗干扰能力强等优势在难降解有机物处理领域得到广泛关注。生物炭因其比表面积大、含氧官能团丰富以及成本低等优点被广泛运用于过一硫酸盐的活化研究中，但生物炭存在稳定性差、难回收等弊端。因此，本研究在分析羊粪生物炭结构的基础上，采用共沉淀法制备磁性羊粪生物炭，提高活化材料的重复使用性能，并将其再次热解制备具有多层结构的铁功能化生物炭复合材料，进一步提高了复合材料的稳定性与活化能力，为实际工程应用过硫酸盐活化技术处理难降解有机废水污染提供理论和技术的支撑。本论文的主要研究结论和创新点如下： （1）以羊粪为原料在不同热解氛围下制备生物炭，其表征结果表明管式炉中制备的羊粪生物炭具有更加规整的形貌结构与较大的比表面积。热解温度越高制备的生物炭具有更强的催化活性，这与其较大的比表面积、丰富的孔隙结构与芳香性有关。羊粪生物炭（SMB）活化过一硫酸盐降解磺胺嘧啶的途径为生物炭表面的π电子对过一硫酸盐活化产生的自由基途径（SO4·-、·OH和O2·-）与生物炭上C=O基团促进的非自由基途径（1O2）共同作用。 （2）以400℃下热解制备的羊粪生物炭为原料，通过共沉淀法并改变前驱体中铁盐的质量制备不同铁离子负载量的磁性羊粪生物炭（Fe3O4-SMB），结果表明铁离子负载量过大会导致生成的Fe3O4堵塞生物炭的孔隙，从而降低活化材料的吸附能力。由于负载了Fe3O4，Fe3O4-SMB较SMB更易回收，且Fe3O4-SMB具有较好的重复使用性能。Fe3O4-SMB激活过一硫酸盐引发的自由基途径（SO4·-、·OH和O2·-）与Fe诱导邻位碳原子促进非自由基途径（1O2）共同作用于SDZ的降解，其中以自由基途径产生的SO4·-和O2·-为主导。 （3）以每g生物炭负载0.8mmol铁离子制备的Fe3O4-SMB进一步热解得到铁功能化羊粪生物炭（Fe@SMBs），其不仅形成了石墨化碳层结构，且产生的Fe0和Fe3C通过协同作用进一步增强了复合材料的活化性能。Fe@SMBs较Fe3O4-SMB具有更好的可回收性和稳定性。在Fe@SMBs/PMS降解SDZ的反应体系中，自由基途径以Fe0激活过一硫酸盐产生SO4·-为主，非自由基途径主要通过Fe3C改变碳电子分布产生1O2，而Fe@SMBs的石墨碳层结构为非自由基途径提供了良好的电子转移场所。
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