中国环境科学

生物炭活化两种过硫酸盐降解四环素比较分析

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杨梦鑫 ¹^,² , 王亚静 ¹^,² , 刘文佳 ²^,³ , 胡广志 ⁴ , 武新耀 ¹^,² , 刘艳芳 ¹^,²^,^* , 张磊 ¹^,²^,^**

中国环境科学 | 水污染与控制 2025,45(2): 810-819

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中国环境科学 | 水污染与控制 2025, 45(2): 810-819

生物炭活化两种过硫酸盐降解四环素比较分析

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杨梦鑫¹^,², 王亚静¹^,², 刘文佳²^,³, 胡广志⁴, 武新耀¹^,², 刘艳芳¹^,²^,^*, 张磊¹^,²^,^**

作者信息

^1.河北科技大学环境科学与工程学院，河北石家庄 050018

^2.河北省污染防治生物技术重点实验室，河北石家庄 050018

^3.河北科技大学建筑工程学院，河北石家庄 050018

^4.云南大学化学科学与工程学院，云南昆明 650091

杨梦鑫(2000-)，女，安徽宿州人，河北科技大学硕士研究生，主要研究方向为污水处理技术. 986700687@qq.com.

通讯作者:

*责任作者，副教授，lyftry@126.com;

**讲师，Zhlaza@163.com

Comparative analysis of biochar activated peroxymonosulfate and persulfate degradation of tetracycline

Meng-xin YANG¹^,², Ya-jing WANG¹^,², Wen-jia LIU²^,³, Guang-zhi HU⁴, Xin-yao WU¹^,², Yan-fang LIU¹^,²^,^*, Lei ZHANG¹^,²^,^**

Affiliations

^1.College of Environmental Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China

^2.Hebei Key Laboratory of Pollution Prevention Biotechnology, Shijiazhuang 050018, China

^3.School of Civil Engineering and Architecture, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China

^4.School of Chemical Science and Engineering, Yunnan University, Kunming 650091, China

出版时间: 2025-02-20

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摘要

收起

采用高温热解制备的玉米秸秆生物炭(Y-BC)作为催化剂,并通过一系列表征方法分析了其结构和形貌.系统对比了不同初始pH值、共存离子等条件下Y-BC活化两种过硫酸盐(过一硫酸盐PMS；过二硫酸盐PDS)降解四环素(TC)的影响.结果表明, PDS在酸性和中性条件下(初始pH=3~7)利于Y-BC活化降解TC,反应60min,TC去除率为69.0%~75.7%.碱性条件下(初始pH=9~11)TC去除率减小至47.8%~48.4%；Y-BC活化PMS降解TC适应pH值范围广泛,初始pH值在3~11范围内TC去除率稳定在80.9%~86.8%. Cl^-和NO₃^-阴离子对Y-BC活化PDS和PMS降解TC影响均微弱,HCO₃^-在10mmol/L时对Y-BC活化PDS呈抑制作用,去除率下降了7.6%,而对PMS活化体现促进效果, TC去除率提高了5.1%.结合XPS、淬灭实验和EPR检测结果,PDS的主要活性位点是Y-BC缺陷结构,通过¹O₂和电子转移实现TC降解；PMS主要活性位点为官能团,通过·OH自由基进行反应.

关键词

生物炭 / 过硫酸盐 / 四环素 / 影响因素 / 降解机理

Abstract

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Corn straw biochar (Y-BC) was prepared by high-temperature pyrolysis method and its structure and morphology properties were characterized with a series of analytical techniques. The effects of initial pH and co-existing ions on tetracycline (TC) removal by Y-BC activated two types of persulfates: peroxydisulfate (PDS) and peroxymonosulfate (PMS) were systematically compared. The results showed that Y-BC activated PDS system could effectively remove TC under acidic and neutral conditions (pH=3~7), and TC removal efficiency was between 69.0% to 75.7% in 60min, while alkaline conditions (pH=9~11) TC removal efficiency reduced to 47.8%~48.4%. In contrast, the Y-BC-activated PMS system demonstrated a broad pH range for TC removal, and TC removal efficiency stabilized at 80.9%~86.8% at initial pH 3~11. The Cl^- and NO₃^- anions exhibited negligible effects on both activated persulfate systems. Meanwhile, HCO₃^- showed an inhibitory effect on TC removal by the Y-BC-activated PDS system while promoting the effect by the Y-BC-activated PMS system. TC removal efficiency decreased by 7.6% and increased by 5.1% with Y-BC-activated PDS and PMS, respectively. Combined the results of X-ray photoelectron spectroscopy, quenching experiments, and electron paramagnetic resonance analysis, it was deduced that the primary active sites for Y-BC activated PDS system were defect structures, and TC degradation was mainly through singlet oxygen (¹O₂) generation and electron transfer mechanisms. Conversely, functional groups served as key active sites for the Y-BC-activated PMS system, and TC degradation was primarily via hydroxyl radical (·OH) formation.

Key words

biochar / persulfate / tetracycline / influencing factors / degradation mechanism

引用本文

杨梦鑫, 王亚静, 刘文佳, 胡广志, 武新耀, 刘艳芳, 张磊. 生物炭活化两种过硫酸盐降解四环素比较分析. 中国环境科学, 2025 , 45 (2) : 810 -819 .

Meng-xin YANG, Ya-jing WANG, Wen-jia LIU, Guang-zhi HU, Xin-yao WU, Yan-fang LIU, Lei ZHANG. Comparative analysis of biochar activated peroxymonosulfate and persulfate degradation of tetracycline[J]. China Environmental Science, 2025 , 45 (2) : 810 -819 .

正文

收起

四环素（TC）是应用最广泛的广谱抗生素之一，主要用于人类医学、兽医实践以及作为农业饲料添加剂^[1].然而，由于生物只能有限代谢，大量的TC会排放到水环境中，导致世界各地的水体中TC浓度升高，范围从ng/L至µg/L^[2].此外，TC具有抗降解性和潜在毒性，在水体中长期存在可能对人类健康和生态系统安全构成威胁.因此，水中TC的降解成为亟待解决的问题.

基于过硫酸盐的高级氧化工艺因其强大的氧化能力而备受关注.过硫酸盐包括过一硫酸盐（PMS）和过二硫酸盐（PDS），PDS属于对称结构，稳定性较高，PMS是典型的不对称过硫酸盐结构^[3].PDS的标准氧化还原电位为2.01V，作为H₂O₂的磺酸基对称取代衍生物，较H₂O₂更具可溶性和稳定性，PMS较PDS是一种更温和但选择性更强的氧化剂，其氧化还原电位为1.8V^[4]，高氧化还原电位赋予二者在难降解有机物上的巨大潜力.然而，PMS和PDS与大多数有机物之间的直接反应是缓慢低效的，在一定程度上限制了直接应用的效果^[5].在特定激活条件下，过硫酸盐可被激发生成硫酸根自由基（SO₄·⁻）、羟基自由基（·OH）以及单线态氧（¹O₂）等高效活性氧物质，显著促进污染物的氧化分解乃至矿化^[6]，实现对污染物的有效处理.

生物质衍生的生物炭（BC），以其卓越的活化性能与环保优势，在催化剂领域得到了广泛的应用.BC是在氧气受限的条件下，通过生物质的热解过程形成的一种多孔碳材料，具有持久的自由基和丰富的表面官能团^[7]，加上缺陷结构和石墨化特性，使BC具有出色的电子供应与传递能力^[8]，因此BC被认为是过硫酸盐的优良活化剂.研究揭示，BC能够有效活化过硫酸盐，生成自由基和非自由基，并促进对TC的氧化分解^[9].进一步研究发现，BC表面的羟基和羧基会增强自由基和非自由基的产生，且在不同反应条件和水环境因素的变化下，TC的去除率稳定保持在85%以上.彰显了BC在活化过硫酸盐处理TC污染中的强大潜力^[10].

由于分子结构上的差异，PDS和PMS展现出不同的活化性能，针对PDS和PMS在同一系统中的活化差异仍需深入研究.本文采用高温热解法制备的玉米秸秆生物炭（Y-BC）作为活化剂，分别活化PMS和PDS降解水中TC，对比分析Y-BC活化PMS和PDS的具体活性位点及其内在机制，优化Y-BC对PMS与PDS的活化性能.探讨初始pH值和共存阴离子对TC降解的影响，通过淬灭实验结合电子顺磁共振（EPR）检测结果，揭示TC降解过程中的关键活性物质，为不同过硫酸盐活化系统在抗生素降解领域的应用提供科学依据.

1　材料与方法

收起

1.1　原料与试剂

玉米秸秆、四环素（C₂₂H₂₄N₂O₈，TC）、过硫酸钠（Na₂S₂O₈，99%）、过硫酸氢钠（NaHSO₅，99%）、盐酸（HCl）、氢氧化钠（NaOH）、氯化钠（NaCl，≥99%）、碳酸氢钠（NaHCO₃，≥99%）、甲醇（MeOH，≥99%）、无水乙醇（C₂H₅OH，≥99%）、叔丁醇（TBA，98%）、对苯醌（P-BQ，98%）、糠醇（FFA，97%）和碘化钾（KI，≥99%）试剂、5，5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物（DMPO，99%）和2，2，6，6-四甲基-4-哌啶酮（TEMP，99%）均购于上海麦克林生化科技有限公司，.实验用水均为去离子水.

1.2　实验方法

1.2.1　Y-BC的制备

用去离子水将玉米秸秆洗至水澄清，放入电热鼓风干燥箱内90℃烘干至恒重，冷却至室温后粉碎过100目筛；取适量过筛玉米秸秆于石英舟中，在氮气条件下置于管式炉中进行高温热解，以10℃/min的升温速率升至800℃，保持热解碳化2h，冷却至室温后后将产物研磨并过200目筛，过筛产物即Y-BC，密封保存备用.

1.2.2　TC降解实验

实验配制浓度为20mg/L的TC溶液200mL于锥形瓶中，投加适量Y-BC和PDS、PMS（无特殊标注均为[Y-BC]=0.2g/L；[PDS]=0.5g/L；[PMS]=0.5g/L）置于恒温振荡器（25℃±2℃，190r/min）中进行反应，分别在10、20、30、40、50、60min时取5mL样品，经0.22µm滤膜过滤后测定TC浓度. TC去除率R由式（1）计算.

（1）

式中：C_t为t时刻TC浓度，C₀为初始浓度.

分别在不同溶液初始pH值（3、5、7、9、11）和无机阴离子（[Cl⁻、HCO₃⁻、NO₃⁻]=10mmol/L）条件下，研究单因素对TC降解的影响，空白组为pH=7，且不添加任何阴离子. Cl⁻、NO₃⁻、HCO₃⁻为水体中常见阴离子种类，且已有文献报道^[11]，3种离子对过硫酸盐活化降解抗生素均有一定的影响.选用[MeOH]=500mmol/L、[TBA]=500mmol/L、[P-BQ]=50mmol/L和[FFA]=5mmol/L分别作为SO₄·⁻、·OH、超氧自由基（O^2·−）、和¹O₂等活性物质的淬灭剂，以及碘化钾（[KI]=50mmol/L）作为电子转移途径的淬灭剂进行淬灭实验^[12-14]，空白组为相同实验条件不添加任何淬灭剂.

1.3　表征方法

采用扫描电子显微镜（SEM，JSM-7800F）观测生物炭表面形貌特征；采用全自动比表面积及孔隙分析仪（BET，Micromeritics ASAP 2460）分析样品的比表面积和孔隙分布；采用傅里叶红外光谱（FTIR，Thermo Scientific Nicolet iS20）探究表面官能团种类；采用拉曼光谱仪（Raman，Thermo Scientific DXR Raman Microscope）进一步了解样品缺陷结构.此外采用X射线光电子能谱仪（XPS，Thermo Scientific K-Alpha）检测元素含量，电子顺磁共振（EPR，Bruker EMXPLUS-6/1）捕获活性氧物质；TC浓度采用紫外可见光分光光度计（SK-G10123K）测定.

2　结果与分析

收起

2.1　Y-BC的表征

不同倍镜下Y-BC的SEM图如图1（a）、（b）所示，可以看出Y-BC表面附着粗糙凸起，空隙丰富，呈紧实多孔形貌.Y-BC的氮气吸附-脱附等温线（图1（c））呈现典型的IV型吸附-脱附，并有明显的H₃型滞后环，结合孔径分布图（图1（d）），可观察到3.9nm处出现明显波峰，表明Y-BC孔径集中分布在2~50nm范围内，属介孔分级结构材料.通过BET计算得出Y-BC的比表面积为324.37m²/g，孔径为3.968nm，孔体积为0.032m³/g.对比Wang等^[15]500℃热解制备的玉米秸秆生物炭比表面积仅为10.74m²/g，孔体积为0.025m³/g.高温炭化过程有效去除了脂肪族和挥发性物质，形成Y-BC独特的表面孔隙结构，增加了比表面积和孔隙结构^[16].

Y-BC的FTIR谱图显示其表面含有丰富的官能团（图2（a）），其中670和796cm^-1处的特征峰反映C=H键的弯曲振动，1046cm^-1为—COOH（羧基）的特征振动^[17]，1114cm^-1对应C—O键的伸缩振动^[18]，1620cm^-1处振动峰则代表C=O双键弯曲振动^[19].3399和3544cm^-1处振动属于—OH伸缩振动^[20].在活化PMS降解TC后，Y-BC在1046、1114和3399cm^-1处的C—OOH、C—O和—OH振动峰减弱，而活化PDS降解TC后无明显变化，说明这些含氧官能团参与了PMS的活化过程.与先前报道一致，即Y-BC表面含氧官能团为PMS活化的关键位点^[21].

Y-BC的Raman光谱呈现两个显著宽峰（图2（b）），即1350cm^-1和1580cm^-1处的D峰和G峰，D波段关联碳晶体的缺陷与变形，而G波段则反映sp²杂化碳网络振荡，D峰与G峰的强度比（I_D/I_G）是衡量Y-BC缺陷程度的关键指标，比值增大意味着石墨化程度降低，缺陷增多^[22].本研究中Y-BC的I_D/I_G值为1.09，表明高温热解在促进Y-BC转化的同时，也诱导了石墨化结构的破坏，形成了丰富的缺陷结构.这些缺陷结构有望优化Y-BC的催化性能，对抗生素降解展现出积极作用^[23].

2.2　TC降解性能

对Y-BC活化PMS和PDS降解TC动力学进行了预实验，发现两系统均为前段反应迅速而后段降解缓慢，PMS系统中这一反应规律尤其明显，经前期数据拟合，两系统均不完全遵循一级动力学或二级动力学.对此，采用能同时符合两阶段反应的数学模型^[24]进行动力学研究，考察系统去除能力和反应趋势，动力学模型如式（2）所示.

（2）

式中：σ为斜率；ρ为截距；C_t为t时刻TC浓度；C₀为TC初始浓度.

式（2）也可转换为

（3）

据式（3），以t/（1-C_t/C₀）为y轴，t为x轴，拟合可得到两个动力学常数，即

（min^-1）和

式（2）微分得到式（4）.

（4）

在初始反应阶段（t≈0）时，可表示为式（5）.

（5）

因此，

（min^-1）可代表初始降解速率.

根据式（3）并结合截距的定义，σ可写成式（6）.

（6）

当t接近无穷大时，σ可表示为式（7）.

（7）

也可转换为式（8）.

（8）

因此，

可表示为污染物最大降解能力或系统最大氧化能力.

图3（a）对比了不同系统下TC的去除率.反应60min时，单独Y-BC吸附TC去除率仅为5.0%，单独PMS和PDS系统对TC的去除率分别为38.3%和11.4%.经Y-BC活化后，Y-BC+PMS和Y-BC+PDS系统对TC的去除率分别提高了48.5%和64.3%，这说明Y-BC在PMS或PDS系统中主要表现为活化作用，其中Y-BC+PMS系统降解TC的能力更高且反应迅速，10min后TC去除率基本不变.采用式（2）动力学模型拟合出的各系统理论最大降解能力与实际去除率相比，数据基本一致（图3（b）），可见此动力学模型可以模拟Y-BC活化过硫酸盐降解TC反应.由图3（b）还可以看出Y-BC+PMS系统展现出最高的初始降解速率，分别是单独PMS和Y-BC+PDS系统的17.7和1.9倍.

图4评估了溶液初始pH值对Y-BC+PDS及Y-BC+PMS系统在60min内降解TC的影响.图4（a）显示，反应60min时，Y-BC+PDS系统在初始pH值为3~7范围内，TC去除率波动较小（<10%）.初始pH=5时TC去除率最高，为75.7%，在初始pH = 9和11时去除率显著受抑，反应60min时，TC去除率分别为48.4%和47.9%.表明Y-BC+PDS系统在酸性和中性环境下适应性更佳.值得注意的是，初始pH=7时，TC初始降解速率最低，这可能是由于中性条件下无电荷效应.研究表明酸碱条件下电荷效应可促进TC电子转移加速其降解^[25]，但高OH⁻浓度会消耗PDS，减少SO₄·⁻自由基生成（式（9）），进而碱性条件下TC去除率降低. Y-BC+PMS系统对pH值变化展现出良好适应性（图4（b）），反应60min，初始pH=3~11时，TC去除率稳定在80.9%~86.8%.由图4（b）还可以看出，初始pH=3时，初始降解速率最低，这可能是由于H⁺与PMS的过氧键形成强氢键所致^[26].此外碱性条件下（初始pH=9~11），PMS与OH^-反应生成活性较低的SO₄²⁻和SO₅⁻^[27]（式（10）、（11）），也会造成初始降解速率较中性条件降低，但有一部分SO₄²⁻会生成活性更高的O₂·⁻从而缓解对TC的降解影响^[28]（式（12））.

（9）

（10）

（11）

（12）

图5（a）为水体中无机阴离子对Y-BC+PDS系统降解TC的影响.由图5（a）可知，反应60min时，除HCO₃⁻导致去除率下降7.6%并减缓初始降解速率（约空白组的0.85倍）外，其他阴离子影响较小（TC去除率降低均<3%）.HCO₃⁻的抑制作用主要归因于HCO₃⁻能淬灭系统中的SO₄·⁻和·OH，生成活性较低的HCO₃·⁻和CO₃·⁻（式（13）、（14））^[29].值得注意的是，Cl⁻初始降解速率虽比空白组高1.54倍，但Cl^-也会消耗关键SO₄·⁻和·OH自由基（式（15）、（16）），从而TC去除率影响较小.

图5（b）展示了Y-BC+PMS系统在不同阴离子存在下对TC降解的影响.Cl⁻和NO₃⁻几乎无影响，而HCO₃⁻提升降解效果，反应60min时，TC去除率从86.8%增至91.9%，初始降解速率也提升了1.89倍.图6进一步探究不同浓度HCO₃⁻在10min内对PMS系统的促进效果，由图5（b）可知未添加HCO₃⁻时，10min时TC去除率为80.3%，图6中显示当HCO₃⁻浓度为5mmol/L时对TC降解无影响，随HCO₃^-浓度增加至10和15mmol/L，TC去除率分别提升至87.2%和88.6%.然而，当浓度增加至20mmol/L时，由于过量HCO₃⁻引发SO₄·⁻和·OH自由基淬灭，TC去除率相比15mmol/L时降低5.0%.HCO₃⁻促进降解机制可归结于以下两点：1）HCO₃⁻与PMS反应产生大量选择性二次氧化剂（如HCO₄⁻和CO₃·⁻），这些弱氧化剂能高效靶向有机污染物，相比之下，强氧化自由基（如·OH）因非选择性易被削弱^[30-31]，而过量HCO₃⁻则会造成大量SO₄·⁻和·OH自由基淬灭，降低TC去除率；2） HCO₃⁻促进了目标有机物向PMS的电子转移，从而促进了TC的降解.Ahn等^[32]研究结果显示10mmol/LHCO₃⁻会加速电子转移促进PMS的分解，与本实验数据相一致.

（13）

（14）

（15）

（16）

2.3　TC降解机理分析

过硫酸盐活化降解TC涉及自由基与非自由基途径.其中自由基途径源于过硫酸盐的O-O键断裂，非自由基途径则涵盖表面电子转移及¹O₂的生成^[33].对Y-BC+PDS和Y-BC+PMS系统中的主要活性物种进行淬灭实验.结果如图7（a）所示，反应60min时，在Y-BC活化PDS系统中，自由基淬灭剂对TC去除率影响有限（<10%），而FFA和KI淬灭剂添加使TC去除率从75.7%降至55.70%和59.65%，表明非自由基路径¹O₂和电子转移为TC降解的主导机制.图7（b）揭示了在Y-BC活化PMS降解TC系统中，¹O₂和·OH自由基为主要活性物质，具体表现为加入FFA和TBA淬灭剂后去除率从86.8%降至66.11%和71.51%，而MeOH、P-BQ加入后去除率分别减少至74.61%、81.67%.值得注意的是，KI加入本欲阻断电子转移途径，却意外提升去除率至91.9%，尽管初始降解速率仍受抑制（为空白组的0.09倍），表明该系统复杂，电子转移路径可能非主导但具有调控作用.

为进一步验证两种反应系统中的自由基和非自由基生成情况，进行了EPR捕获，选择DMPO（5，5-二甲基-1-吡咯啉）作为SO₄·⁻、·OH的自旋捕获剂，TEMP作为¹O₂捕获剂，形成稳定的加合物进行鉴定^[14].图7（c）、（d）展示了Y-BC活化PDS与PMS降解TC的EPR检测结果.Y-BC+PDS系统中，检测到了DMPO-SO₄⁻、DMPO-OH和TEMP-¹O₂的明显信号，确认生成了SO₄·⁻、·OH自由基和¹O₂，结合淬灭结果，发现自由基对TC降解作用有限，而¹O₂和电子转移主导的非自由基途径起主导作用.Y-BC+PMS系统中，虽同样检测到DMPO-SO₄⁻、DMPO-OH和TEMP-¹O₂信号，但TEMP-¹O₂信号微弱，再结合淬灭实验分析，·OH为主要氧化物质，而¹O₂贡献有限.加入FFA后去除率降低可能是因为FFA直接与PMS发生反应，进而消耗PMS减少TC的降解，且微弱TEMP-¹O₂信号或因PMS自分解产生少量¹O₂所致^[34].因此，Y-BC活化PMS降解TC主要依赖·OH主导的自由基途径.

以上结果虽已明确Y-BC可活化不同过硫酸盐产生相应活性物质，但仍需要全面分析以确定具体机理途径.为此，对反应前后Y-BC活性位点的变化进行了深入研究.

图8显示了不同官能团与元素的具体变化，图8（a）中反应前的C1s峰可分为C—C/C=C（284.80eV）、C—O—C（285.8eV）、C—O（288.3eV）、C—OOH（290.3eV）和π-π^*键（293.5eV）.N1s峰则可拟合分为石墨氮（402.5eV）、吡咯氮（400.9eV）、吡啶氮（398.9eV）以及氮氧化物（403.8eV）.活化PMS后，Y-BC中石墨C、C—O、C—OOH及π-π^*含量减少，表明PMS的活化过程消耗了生物炭的共轭石墨结构和含氧官能团，高度石墨化的共轭结构作为自由移动π电子的储存库，通过电子流和转移促进了PMS的活化^[35].结合图2（a）的FTIR图谱，证实C—OOH、C—O和—OH等官能团可以有效激活PMS生成自由基（式（17）~（18）^[36-37].活化PDS后，Y-BC中石墨C含量大幅下降，表明石墨结构消耗显著，对比图2（b）的Raman光谱图，活化PDS后Y-BC的I_D/I_G值从1.09降至0.93，揭示反应消耗了缺陷位点，暴露出更多高度杂化的有序碳网络，增强了Y-BC的石墨程度，故生物炭在活化PDS降解TC的过程中展现出石墨结构和缺陷之间的循环稳定性^[38].同时，Y-BC内高电子密度缺陷结构加速电子传递，为PDS活化提供电子，促进TC降解^[39]，与淬灭结果中电子转移的重要作用相呼应，kim等^[19]先前的研究也指出，PDS可由Y-BC缺陷结构供应电子激活，生成自由基与非自由基（式（19）~（23））.反应前后的N1s峰显示，生物炭活化PMS和PDS后吡啶氮含量均明显下降，Tan等^[40]研究发现，吡啶氮作为Lewis碱基位点，通过诱导效应增强Y-BC表面电位的不均匀分布，从而促进有机物的降解，因此后续可考虑掺杂N元素以提高生物炭的活化性能.图8（d）元素总谱显示，两种过硫酸盐系统反应后氧元素含量均上升，表明反应过程中两种过硫酸盐被表面活性基团给电子激活，进而破坏O—O键形成自由基或非自由基，诱发生物炭表面氧化^[41].可能的反应机理如图9所示.

（17）

（18）

（19）

（20）

（21）

（22）

（23）

3　结论

收起

3.1　SEM、FTIR及Raman的分析表明，实验制备的Y-BC具备多孔结构，表面富集含氧官能团和缺陷结构，是优良的催化剂选择.

3.2　Y-BC活化PDS与PMS降解TC的效率分别为75.7%与86.8%，PDS系统在初始pH=9和11的碱性条件呈抑制效果，TC去除率分别降至48.4%和47.8%；PMS系统pH值适应性广（3~11），TC去除率均在80%以上.在10mmol/L阴离子浓度下，Cl⁻和NO₃⁻对两系统影响甚微，TC去除率仅降低3%左右；HCO₃⁻轻微抑制PDS活化系统，去除率降低7.6%，却能促进PMS降解TC，HCO₃⁻浓度为10mmol/L时，TC去除率增至91.9%，初始降解速率提升1.89倍.

3.3　EPR检测证实两系统均生成SO₄·⁻、·OH和¹O₂.结合淬灭结果和活性位点分析，PDS活化系统以Y-BC缺陷结构为主要活性位点，依赖¹O₂和电子转移降解TC；而PMS系统则侧重于官能团为主要活性位点，·OH自由基成为降解TC的关键氧化物质.

基金

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河北省重点研发计划项目(19273601D)

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文献

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2025年第45卷第2期

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接收时间：2024-07-31
首发时间：2026-03-17
出版时间：2025-02-20

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出版历史

收稿日期：2024-07-31

基金

河北省重点研发计划项目(19273601D)

作者信息

^1.河北科技大学环境科学与工程学院，河北石家庄 050018

^2.河北省污染防治生物技术重点实验室，河北石家庄 050018

^3.河北科技大学建筑工程学院，河北石家庄 050018

^4.云南大学化学科学与工程学院，云南昆明 650091

通讯作者:

*责任作者，副教授，lyftry@126.com;

**讲师，Zhlaza@163.com

参考文献

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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