鉀摻雜生物炭催化過硫酸鈉降解土壤中酚類污染物：性能與活化機理

關鍵詞：鉀摻雜生物炭；過硫酸鹽；催化；自由基；有機污染土壤 中圖分類號：X53 文獻標志碼：A 文章編號：2095-6819（2025）05-1185-11 doi：10.13254/j.jare.2024.0655

Potassium-doped biochar-catalyzed degradationof phenolic polltantsin soil by sodium persulfate： performance and activationmechanism

LIANG Gaolei1，MU Anyong 2，REN Gengbo 1， WEN Juan3，ZHOU Bin3， JIAO Yongjie3，MA Xiaodong1*

（1.SchoolofEergndEviomentalEngineringHebeiUnivesiyfThologanj3in;.eparntofQality SafetyandEnviroentalrotectio，PetoinaDgangOifeldCoanjin3O80hna;3ianjincadeofotal Sciences，Tianjin 300191，China）

Abstract：Thisstudyfocusedonheaplicatioofdvancedpersulfateoxidationtechologies（S-AOPs）toremediatesoilontaated with phenolic organic compounds. K⁺- doped biochar was used as a heterogeneous phase catalyst to activate persulfate，facilitating the degradationofphenolicpolutantsinsoil.Experimentalresultsshowedthatthedegradationeficiencyofphenolreached98.8%ata 5%K （20號 doping level，while undoped biochar activated persulfate resulted in only a 16.6 % degradation rate.Additionally， K⁺- doped biocharactivatedpersufateprovedectiveindegadingoerotaiantssuhs，4-ichloropolandspholAachevingeadatio rates of 92.6% and 95.4% ，respectively.Investigations involving free radical quenching experiments and probe molecular studies revealed that the introduction of K⁺ significantly enhanced the generation of sulfate radicals （SO ）， hydroxyl radicals （ ?? OH），and singlet oxygen （ ¹O₂ ）.Thisenhancementimprovedtheefectivenessofactivatedpersulfateindegradingphenolicpolltants.Thiswork providesnovel insightsand scientific foundations for utilizing PS-AOPs inremediation of organically contaminated soils.

Keywords ：potassium-doped biochar; persulfate; catalysis; radical; organic-contaminated soil

酚類有機化合物（如苯酚、氯酚）作為常見的化工原料及副產物，廣泛應用于制藥、石油、涂料、造紙和農用化學品制造等行業，然而，這些化合物在生產、運輸和使用過程中常常被釋放到環境中，尤其是化工園區及其周邊土壤，在某些重污染區域，王壤中酚類化合物的含量可能達到數百甚至數千毫克每千克[-2]。這不僅危害土壤生態系統的健康，還對農作物、地下水質及人類健康構成嚴重威脅[3-4]。過硫酸鹽高級氧化法（PS-AOPs）因其強氧化活性，被認為是修復有機污染土壤的有效手段[5]。

PS-AOPs的關鍵在于過硫酸鹽（PS）的活化方法，其中催化活化法以其操作簡便、催化活性較高的優勢而備受關注。碳基催化劑，以其易制備、比表面積大、穩定性好、催化活性高的優勢，在催化PS、激活其氧化活性的研究領域引起了人們的極大興趣[]。其中生物炭催化劑，因制備來源廣泛，制備成本低，展現出良好的應用前景8。因單純的生物炭催化劑活化PS能力較弱，近年來，人們對活化PS生物炭催化劑的研究，主要聚焦于利用生物炭的大比表面積、良好的可修飾性和兼容性，設計制備陽離子摻雜的生物炭復合催化劑，以提升催化活化PS的氧化活性。低價態過渡金屬離子可作為電子供體，向PS提供電子，促使其0一0鍵斷裂，生成具有強氧化能力的自由基（ SO₄^- ·和·OH），生物炭載體起到了改善金屬離子的分散性和穩定性的作用，可有效避免催化劑顆粒間的團聚。……