第八届青年地学论坛

生物炭，作为生物质限氧条件下高温裂解的固体富碳产物，因其具有发达的孔隙结构和丰富的活性基团，使得其广泛应用在土壤修复、污水处理、固碳、改善土壤肥力等领域。由于其表面持久性自由基具有一定的氧化还原活性，生物炭被广泛应用于Cr(VI)还原、氧气、过氧化氢和过硫酸盐等氧化剂活化、有机污染物氧化和还原转化。生物炭表面持久性自由基主要来源于生物质高温裂解过程中有机物分子和金属氧化物间的化学吸附和电子转移过程及有机大分子的裂解过程。大部分研究表明，与Cr(VI)、氧气、过氧化氢、过硫酸盐反应后，生物炭表面会检测到持久性自由基的消耗。在本研究中，采用电子顺磁共振波谱仪（EPR）对参与氧化还原反应过程中生物炭表面持久性自由基的变化进行研究。研究结果表明：（1）低浓度的Cr(VI)还原、低浓度过氧化氢处理、氧气活化、紫外光照、Hg(II)还原促进生物炭表面持久性自由基的生成；（2）Hg(II)还原过程中生物炭表面形成的持久性自由基可归因于生物炭与Hg(II)络合形成的亚稳定中间态。通过曝氮气促进亚稳定中间态转化成Hg⁰和生物炭，EPR进而检测到持久性自由基信号的下降；（3）生物炭表面形成的持久性自由基主要是以碳为中心，其主要来源于生物炭表面C=C/C-C组分与氧化剂（Hg(II)、Cr(VI)、氧气）间的电子传递反应。本研究相关结果可为生物炭参与的环境相关氧化还原反应过程和机制提供指导。
 

生物炭；持久性自由基；氧化还原