近年来,基于过硫酸盐(Persulfate,PS)的高级氧化技术(AOPs)被大量研究并用于土壤和废水修复。相比于热活化能耗高、光催化条件苛刻等缺点,固体非均相催化剂活化PS以其能耗少、效果强逐渐成为研究热点。本文以自制的负载型生物炭材料为催化剂,以四环素(Tetracycline,TC)为目标污染物,研究了不同类型的生物炭材料对PS的活化途径,初步分析了TC的降解机理。主要研究成果如下:(1)采用溶解-蒸干-热解法制备了氮、铜共掺杂生物炭(N-Cu/BC)材料,并将其应用于活化PS降解水中的TC。结果显示,相比于单独掺杂N或Cu,共掺杂生物炭具备更好的催化效果,在最佳条件下,90分钟内将20 mg/L的TC完全去除。该体系具有对PS的需求量低、催化效果好、p H适用范围宽和抗干扰能力强等优点,高浓度的氯离子和碳酸氢根离子对污染物的降解影响小。淬灭实验、EPR检测、剩余PS浓度测定和电化学等实验结果表明,N-Cu/BC/PS体系中存在自由基和非自由基两种活化途径,但以自由基途径为主导。自由基途径下,材料表面的Cu活化PS产生羟基自由基(HO·)并与TC发生反应,生成一系列中间产物甚至直接矿化,但由于铜的流失,材料在多次使用后催化性能有一定降低;非自由基途径下,被吸附在材料表面的TC直接与PS进行电子转移而发生降解。通过LC-MS进一步分析了反应体系的中间产物,通过抽氢反应和脱甲基过程生成了P2和P7两种主要中间产物,并进一步分析了转化途径。(2)以硫脲作为氮前体、稻草作为生物质,通过高温热解法成功制备了氮掺杂生物炭材料(N-BC)并应用于活化PS降解水中四环素,探索了氮掺杂对生物炭材料活化PS效果的影响及机制。实验结果表明,更高的热解温度和更高用量的氮前体能有效地提高材料的催化性能,相比于生物炭负载过渡金属催化剂,N-BC活化PS完全去除20 mg/L的TC需要更高浓度的PS和更长的反应时间,但可以有效避免二次污染。SEM表明生物炭表面有明显的孔隙结构;通过BET研究不同热解温度下的生物炭比表面积发现,热解温度对材料的比表面积起关键作用,而单独氮元素掺杂作用不大;通过XPS和Raman研究了氮元素掺杂对生物炭结构的影响,发现氮元素的掺杂会使生物炭中的石墨氮含量增加,从而增加了材料的缺陷边缘并进一步形成石墨化结构,增强了材料的催化性能,材料的催化性能主要归功于氮掺杂导致的石墨化炭结构;淬灭实验、EPR和电化学实验研究发现,N-BC/PS体系对TC的去除主要依靠污染物和PS之间的电子转移,与自由基作用关系不大。总体而言,N-Cu/BC/PS体系是自由基途径起主导作用,N-BC/PS体系是非自由基途径起主导作用。