生物炭的反应活性

生物炭的反应活性：化学活性和生物活性

生物炭的反应活性

• 化学活性
  • 吸附能力
    • 吸附质：有机物、重金属、营养元素、微生物等
    • 吸附机理
      • 物理
        • 物理吸附
        • 静电吸引
      • 化学
        • 离子交换
        • 表面络合
        • 共沉淀
      • 其他
      • 取决于生物炭（吸附剂）和污染物（吸附质）的性质
    • 不同组分对污染物的吸附作用
      • 元素组成
        • C、H、O、N
          • 构成生物炭结构的元素
        • Si、P、S
          • 在吸附中提供吸附位点，提高生物炭对污染物的亲和力
      • 有机组分
      • 无机组分
        • 灰分
          • 催化生物炭石墨层结构的形成
        • 脱灰作用
          • 增加了生物炭表面的疏水性吸附位点
        • CaCO3、Ca3(PO4)2等化合物
          • 可与重金属等污染物发生共沉淀反应
      • 表面管能团
        • 表面官能团的解离/生成会影响生物炭表面电荷，受pH的影响
        • 通过络合作用、静电引力等作用吸附污染物
      • 分子结构
        • 其对吸附作用的影响鲜有报道
  • 催化能力
    • 组成元素(elements)
      • ①N可以改变生物炭的电子分布和自旋密度，调节生物炭的电子性质 ②含N生物炭可以作为高效催化剂降解有机污染物
    • 矿物成分(minerals)
      • 组成复杂、种类繁多，可影响生物炭诱导活性氧（ROS）的产生
    • 生物炭表面(surface)
      • 有多种催化位点，包括醌、酚等官能团和持久性自由基
    • 持久性自由基(PFRs)
      • 有很强的反应活性，对污染物降解有催化作用
    • 溶解成分(dissolved fractions)
      • 由脂肪链和芳烃构成，具有光敏性 可通过产生活性中间体或活性氧促进有机物污染物的光化学转化
  • 氧化还原活性
    • 直接途径
      • 直接与污染物反应
    • 间接途径
      • 激活某些氧化剂产生自由基，如•OH
• 生物活性
  • 与微生物的相互作用
    • 生物炭通过干扰微生物群体感应过程来中断生物细胞间的通讯
    • 其对微生物通讯的影响和作用机理尚不清楚