随着工农业的快速发展,大量的新兴人工有机化合物被研发并使用。其通过直接或间接的方式进入到自然水体中,造成水环境的污染和水资源的短缺并制约社会的可持续发展。内分泌干扰物作为新兴污染物之一,在各类水体中被频繁检出,若不加以控制将严重威胁生态安全和人体健康。高级氧化法因具有优异的性能被认为是一种高效降解环境污染物的方法。基于过硫酸盐活化的高级氧化工艺因独特的优势被广泛研究。其中,研发高效、低成本、环境友好的非均相过硫酸盐活化剂是进一步发展高级氧化工艺的关键。生物炭是一种具有潜力的环境友好型材料,但原始生物炭对过硫酸盐活化能力有限。为提高生物炭的催化能力,本文将利用含过渡金属氧化物的天然锰矿改性玉米秸秆生物炭,以期合成具有高效活化过硫酸盐能力的绿色、环保型生物炭复合材料,为水环境中典型内分泌干扰物的去除提供理论基础,并为农业废弃物的资源化利用探索可能的途径。主要研究内容及结果如下:(1)通过浸渍法成功合成具有过一硫酸盐(PMS)活化能力的天然锰矿/玉米秸秆生物炭复合材料(MCC)。MCC/PMS体系可高效去除水体典型内分泌干扰物双酚A(BPA)。通过研究发现,MCC可通过非自由基机制激活PMS,使其激发至亚稳态。随后BPA分子通过MCC将电子转移到亚稳态PMS上,并在MCC的作用下发生氧化还原反应,从而有效降解BPA。此外,MCC/PMS体系(BPA浓度:20 mg/L;MCC用量:1.0 g/L;PMS浓度:1 m M;反应温度:25℃)在较宽的p H值范围内(3~10)拥有较高的稳定性,其降解能力受共存离子(Cl^-、SO₄^2-和HCO₃^-)和腐殖酸的影响较小。同时,以自来水和黄河水为背景溶液时,MCC/PMS体系也表现出优异的活化性能。循环实验表明MCC的催化活性会随着材料重复使用次数的增加而有所降低,但通过热处理可以有效恢复其活化性能。(2)通过在天然锰矿/玉米秸秆生物炭复合材料的合成过程中添加壳聚糖,以此调节复合材料的结构特征得到具有更强活化性能的生物炭复合材料(CMCC_X)。对复合材料的结构特征和活化性能进行线性拟合发现,CMCC_X表面的C-C/C-H是生成亚稳态PMS的活性位点,C-OH因占据表面活性复合物的生成位点而降低体系的降解能力。此外,Mn-O、羧基和羟基会对BPA中电子到亚稳态PMS的电子转移过程产生影响,从而影响该PMS活化体系对污染物的降解。热处理可使CMCC_X中的活性官能团得以恢复,因此可有效恢复CMCC_X的活化性能,热再生后可去除90.97%的BPA。壳聚糖改性的天然锰矿/玉米秸秆生物炭复合材料具有更强的环境适应性,即使在高浓度的金属离子存在下也能对BPA保持良好的降解效果。(3)通过相位侵入技术成功将活化能力最强的CMCC_10%加载到PVDF膜上,制成CMCC_10%@PVDF膜。通过静态水体实验(序批式)和动态水体实验(连续流模式)评估其活化PMS降解BPA的性能。无论在静态水体还是动态水体中,负载0.07g CMCC_10%的PVDF膜具有较为理想的BPA降解效果。序批式(转速:250 rpm;温度:25℃;PMS浓度:1.0 m M)中可得到较高的BPA降解率(96.82%);连续流模式(进水流速:10 m L/min;停留时间:10 min;PMS浓度:1.0 m M)下可得到更佳的BPA处理量(1.16 mg/张)。连续流反应装置在以自来水、黄河水等实际水体为背景溶液的实验中仍表现出良好的BPA的降解效果。为模拟工程使用情况,按比例增加处理水量并扩大柱形反应器后,装置仍可保持较高BPA降解水平。研究结果表明本实验装置具有优异的实际应用潜力。