热解碳质物质对有机化合物的活性和反应性,Environmental Science & Technology

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热解碳质物质对有机化合物的活性和反应性
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2017-07-28 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.est.7b01088
J. J. Pignatello ₁ , William A. Mitch ₂ , Wenqing Xu ₃

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热解碳质物质（PCM）包括环境黑碳（化石燃料烟灰，生物质炭），工程碳（生物炭，活性炭）以及相关材料，如石墨烯和纳米管。这些材料由于其在环境中的广泛存在或通过在各种工程应用中的使用而与有机污染物接触。这篇综述涵盖了我们对由PCM介导的吸附和化学反应以及这些过程之间的联系的理解方面的最新进展。它还涵盖了以前很少受到关注的吸附过程，在模型中诸如空间约束，纳米孔中的封闭物的物理化学作用，芳族化合物与聚芳族表面的π相互作用以及可电离化合物与表面官能团的非常强的氢键结合等模型中都忽略了。尽管以前的研究仅将碳视为被动吸附剂，但最近的研究表明，PCM可以促进常温下吸附的污染物的化学反应，包括分子之间以及微生物与分子之间的远距离电子传导，分子之间的局部氧化还原反应以及水解作用。PCM本身可能包含氧化还原活性官能团，该官能团能够氧化或还原有机化合物，并能够从氧气，过氧化物或臭氧中产生活性氧（ROS）。非晶碳包含持久性自由基，这些自由基可能在观察到的氧化还原反应和ROS产生中起作用。PCM介导的反应会影响污染物的生物地球化学命运，并导致有用的修复策略。最近的研究表明，PCM可以促进常温下吸附的污染物的化学反应，包括分子之间以及微生物与分子之间的远程电子传导，分子之间的局部氧化还原反应以及水解。PCM本身可能包含氧化还原活性官能团，该官能团能够氧化或还原有机化合物，并能够从氧气，过氧化物或臭氧中产生活性氧（ROS）。非晶碳包含持久性自由基，这些自由基可能在观察到的氧化还原反应和ROS产生中起作用。PCM介导的反应会影响污染物的生物地球化学命运，并导致有用的修复策略。最近的研究表明，PCM可以促进常温下吸附的污染物的化学反应，包括分子之间以及微生物与分子之间的远程电子传导，分子之间的局部氧化还原反应以及水解。PCM本身可能包含氧化还原活性官能团，该官能团能够氧化或还原有机化合物，并能够从氧气，过氧化物或臭氧中产生活性氧（ROS）。非晶碳包含持久性自由基，这些自由基可能在观察到的氧化还原反应和ROS产生中起作用。PCM介导的反应会影响污染物的生物地球化学命运，并导致有用的修复策略。包括分子之间以及微生物与分子之间的远程电子传导，分子之间的局部氧化还原反应以及水解。PCM本身可能包含氧化还原活性官能团，该官能团能够氧化或还原有机化合物，并能够从氧气，过氧化物或臭氧中产生活性氧（ROS）。非晶碳包含持久性自由基，这些自由基可能在观察到的氧化还原反应和ROS产生中起作用。PCM介导的反应会影响污染物的生物地球化学命运，并导致有用的修复策略。包括分子之间以及微生物与分子之间的远程电子传导，分子之间的局部氧化还原反应以及水解。PCM本身可能包含氧化还原活性官能团，该官能团能够氧化或还原有机化合物，并能够从氧气，过氧化物或臭氧中产生活性氧（ROS）。非晶碳包含持久性自由基，这些自由基可能在观察到的氧化还原反应和ROS产生中起作用。PCM介导的反应会影响污染物的生物地球化学命运，并导致有用的修复策略。非晶碳包含持久性自由基，这些自由基可能在观察到的氧化还原反应和ROS产生中起作用。PCM介导的反应会影响污染物的生物地球化学命运，并导致有用的修复策略。非晶碳包含持久性自由基，这些自由基可能在观察到的氧化还原反应和ROS产生中起作用。PCM介导的反应会影响污染物的生物地球化学命运，并导致有用的修复策略。

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Activity and Reactivity of Pyrogenic Carbonaceous Matter toward Organic Compounds

Pyrogenic carbonaceous matter (PCM) includes environmental black carbon (fossil fuel soot, biomass char), engineered carbons (biochar, activated carbon), and related materials like graphene and nanotubes. These materials contact organic pollutants due to their widespread presence in the environment or through their use in various engineering applications. This review covers recent advances in our understanding of adsorption and chemical reactions mediated by PCM and the links between these processes. It also covers adsorptive processes previously receiving little attention and ignored in models such as steric constraints, physicochemical effects of confinement in nanopores, π interactions of aromatic compounds with polyaromatic surfaces, and very strong hydrogen bonding of ionizable compounds with surface functional groups. Although previous research has regarded carbons merely as passive sorbents, recent studies show that PCM can promote chemical reactions of sorbed contaminants at ordinary temperature, including long-range electron conduction between molecules and between microbes and molecules, local redox reactions between molecules, and hydrolysis. PCM may itself contain redox-active functional groups that are capable of oxidizing or reducing organic compounds and of generating reactive oxygen species (ROS) from oxygen, peroxides, or ozone. Amorphous carbons contain persistent free radicals that may play a role in observed redox reactions and ROS generation. Reactions mediated by PCM can impact the biogeochemical fate of pollutants and lead to useful strategies for remediation.

更新日期：2017-07-30

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