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四环素类(TCS)、林可酰胺类(LCS)和氟喹诺酮类(QNS)抗生素是近年来水体污染物中三类典型的抗生素,其结构复杂、可生化性差,给环境造成了较大压力。目前,常见处理抗生素废水的方法主要有生化法、物理法和化学法等。其中,化学法中的电催化氧化技术已经成为治理生物难降解和有机有毒污染物的重要手段。其优势在于氧化效率高、成本低廉以及条件温和,是抗生素废水处理极具吸引力的方法之一。制备催化性能优异、经济高效的阳极材料是电催化降解技术的关键。本论文选用钛片作为基底材料,在Ti/PbO2电极的电沉积制备过程中引入氮化硼/钐(BN/Sm)、亚氧化钛/钕(Ti4O7/Nd)和三氧化钨/钪(WO3/Sc),得到了Ti/PbO2-BN-Sm、Ti/PbO2-Ti4O7-Nd和Ti/PbO2-WO3-Sc三种电极,分别将其用于电催化降解TCS、LCS和QNS类抗生素的典型代表林可霉素、强力霉素和恩诺沙星,主要研究内容如下。(1)林可霉素属于典型的林可酰胺类抗生素,其溶液在不同p H条件下搅拌会产生大量气泡吸附在电极上从而减弱降解效果,因此引入疏水性材料BN来抑制气泡对降解的影响。BN/Sm的引入对Ti/PbO2电极性能提升效果优良,改性后的Ti/PbO2电极表面致密紧凑,β-PbO2典型的锥体结构尺寸变小,具有更长的寿命和更高的电催化活性。实验表明,Ti/PbO2-BN-Sm电极在优化条件下(Na2SO4 6.0 g L-1、30°C、电流密度20 m A cm-2、p H 9)降解3 h,林可霉素的去除率和COD去除率分别达到了92.50%和89.32%,林可霉素的降解过程符合准一级动力学。利用LC-MS分析样品,根据鉴定的乙二酸等典型中间体结构提出了完整的林可霉素降解机理。(2)强力霉素属于典型的四环素类抗生素,含有丰富的羟基和环状结构。Ti4O7是一种析氧电位高、耐腐蚀性好的阳极材料。本论文在电沉积过程中同时引入了Ti4O7和稀土元素Nd,制备了Ti/PbO2-Ti4O7-Nd电极。实验表明,Ti4O7和Nd的引入明显提高了Ti/PbO2的析氧电位和电催化活性,降低了电荷转移阻抗。在优化条件下降解3 h,强力霉素的降解率和COD去除率在后分别达到了98.85%和94.69%,强力霉素的降解过程符合准一级动力学。加速寿命以及循环实验表明,Ti/PbO2-Ti4O7-Nd电极具有很好的可循环利用性。利用LC-MS分析样品,根据鉴定的琥珀酸等典型中间体结构提出了完整的强力霉素降解机理。(3)恩诺沙星属于典型的氟喹诺酮类抗生素,结构中具有环丙基、哌嗪基等难降解基团。研究发现,WO3在有机污染物处理方面表现出优异的催化性能,而Sc在有机反应中常被作为催化剂使用,对开环反应以及石油裂解过程等做出巨大贡献。实验证明,WO3/Sc的引入改变了Ti/PbO2电极的表面形貌,使电极具有更高的析氧电位、更低的阻抗、更好的稳定性和优异的电催化活性。在优化条件下降解3 h,恩诺沙星的降解率和COD去除率分别达到94.06%和90.31%,恩诺沙星的降解过程符合准一级动力学。对目标电极进行寿命测试,表明Ti/PbO2-WO3-Sc电极具有良好的可循环利用性。利用LC-MS分析样品,根据鉴定的富马酸和蛋氨酸等典型中间体结构提出了完整的恩诺沙星降解机理。以上研究结果表明,通过对二氧化铅活性层进行改性制备的Ti/PbO2-BN-Sm、Ti/PbO2-Ti4O7-Nd和Ti/PbO2-WO3-Sc电极在降解抗生素废水能有效降解林可酰胺类、四环素类和氟喹诺酮类抗生素。所制备的电极循环寿命性能优异,在优化条件下降解能耗较低,为绿色高效处理实际抗生素废水提供了参考。