随着工业的快速发展和人类生活水平的提高,各种有机废水通过多种途径排放到自然水体中。由于大部分有机污染物难以被降解且具有毒性,已经成为水生生态系统和人类健康的潜在威胁。在多种水污染处理技术中,基于过硫酸盐的高级氧化技术由于具有高的氧化能力和环境友好性而备受关注。近年来,生物炭基催化剂由于其制备简单、成本低廉,也被大量研究。本论文采用铁铜化学试剂和含铁铜的天然矿物改性制备两种铁铜共修饰生物炭催化剂,并构建非均相过一硫酸盐(PMS)催化体系来去除水体中典型有机污染物。通过多种表征和序批实验明晰了两种生物炭基材料活化PMS降解水体中有机污染物的效率和机理,为生物炭基催化剂的应用和水体中有机污染物的去除提供理论基础。主要研究内容及结果如下:(1)以玉米秸秆为生物质原料,通过化学试剂改性和天然黄铜矿改性分别制备了两种铁铜共修饰生物炭催化剂(FeCu-MSBC和10%NCBC500),通过多种表征手段探究了两种复合材料的形貌、结构特性及差异性。结果表明,FeCu-MSBC的产率明显低于10%NCBC500,但其比表面积和孔体积要远远高于10%NCBC500,FeCu-MSBC孔道结构主要以微孔和介孔为主,而10%NCBC500仅具有介孔结构,但平均孔径更大。FeCu-MSBC上金属以金属氧化物颗粒的形式存在,且粒径仅有几十纳米,10%NCBC500上金属主要以CuFeS₂形式存在,同时在其表面分布着少量金属氧化物,且颗粒的粒径明显高于FeCu-MSBC。(2)以FeCu-MSBC为催化剂构建了PMS催化体系,探究对水体中罗丹明B(RhB)的去除性能、活化降解机理和实际应用潜力。根据结果,与MSBC、2Fe-MSBC和2Cu-MSBC相比,FeCu-MSBC活化PMS降解RhB表现出最高的去除效率和降解速率,这主要得益于在FeCu-MSBC中同时引入Fe和Cu形成独特的协同效应。FeCu-MSBC/PMS体系降解RhB的效果随着材料投加量、PMS和腐殖酸(HA)浓度的增加而增加。该体系具有较为宽泛的pH适用范围(2.0~10.0),且不易受实际水体中复杂组分的干扰。另外,该体系在自来水和黄河水中依然表现出良好的RhB去除能力,且在生活污水中拥有更快的RhB降解速率。同时,FeCu-MSBC具备良好的再生性能。FeC-MSBC上的铜、铁以及缺陷位点和C=O在PMS的活化和污染物的降解过程中扮演着重要的作用。该体系通过非自由基途径(¹O₂和电子转移)选择性降解含有富电子污染物,然而难以降解缺电子污染物。(3)以10%NCBC500为催化剂构建了PMS催化体系,探究去除水体中卡马西平(CBZ)的性能、活化降解机理和实际应用潜力。结果显示,10%NCBC500吸附去除CBZ的能力较弱,但能够高效活化PMS降解CBZ。在最佳条件下,反应2.5 h可以去除98.3%的CBZ。溶液初始pH对CBZ降解影响不大,SO₄^2-、NO₃^-、HCO₃^-和腐殖酸的加入均略微地抑制了CBZ的降解,但Cl^-的加入加速了降解过程。10%NCBC500/PMS体系拥有更为广泛的污染物降解种类,但是容易受到实际环境中复杂组分的干扰。此外,10%NCBC500上的元素铁、铜、硫、C=O和缺陷位点在PMS的活化和CBZ的降解过程中扮演着重要的作用。在反应过程中低价硫(S^2-和S₂^2-)可还原Fe³⁺和Cu²⁺产生Fe²⁺和Cu⁺活性位点,促进元素铁和铜的氧化还原循环,进而提升自由基的产生和污染物的降解能力。该体系主要通过自由基途径(^·OH和SO₄^·￣)降解污染物,且^·OH和SO₄^·￣的生成受到了O₂^·￣和¹O₂的影响。