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随着分析检测技术的发展,环境中不同种类的抗生素不断被发现,抗生素对环境的危害已经引起人们的广泛关注。针对最常用且水体中分布广泛的头孢类抗生素（头孢噻肟和头孢氨苄）的去除,本实验制备了纳米零价铁（nZVI）、纳米零价铁双金属（Ag/Fe,Co/Fe）、硫化纳米零价铁（S-nZVI）及改性生物炭负载纳米零价铁双金属等材料,并运用多种表征手段,探究了材料组成、表面形貌及官能团等特征。同时,采用高效液相色谱-电喷雾质谱联用仪（HPLC-ESI-MS）分析抗生素降解产物,探讨了抗生素降解路径。得到下列主要结论:（1）采用液相浸渍方法制备改性生物炭,考察改性生物炭对头孢噻肟（CFX）的吸附性能及吸附影响因素,并探究其吸附机理。结果表明,碱改性生物炭（BC-NaOH）使用量为1.6 g/L,初始CFX浓度为16 mg/L,溶液pH为6,温度为298K时,30 min内BC-NaOH对头孢噻肟的吸附率为89%,符合伪二级动力学方程（R2>0.99）,吸附率显著大于酸改性及氨水改性生物炭。热力学研究表明,BC-NaOH吸附头孢噻肟是自发放热过程。基于反应热力学及吸附率影响因素分析,得出BC-NaOH吸附头孢噻肟的机理主要是疏水亲和作用和静电引力。（2）采用液相还原法,以NaBH4为还原剂分别制备了nZVI,Ag/Fe和Co/Fe三种未负载纳米金属颗粒。同时,以改性生物炭（MB）为载体,采用浸渍和液相还原的方法制备了改性生物炭负载纳米Ag/Fe双金属复合材料（Ag/Fe/MB）和改性生物炭负载纳米Co/Fe双金属复合材料（Co/Fe/MB）。采用X射线衍射（XRD）,红外光谱（FTIR）,扫描电镜（SEM）,透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等手段表征了材料表面形貌,组成及电子价态等信息。结果表明,nZVI,Ag/Fe和Co/Fe三种材料团聚严重。上述金属颗粒负载到载体后,一方面影响了载体表面官能团的种类和强度;另一方面金属颗粒在载体表面分散均匀,团聚现象得到明显抑制,且金属颗粒呈球形,粒径尺寸在30 nm50 nm之间。（3）采用静态实验考察了Co/Fe/MB对CFX去除过程。结果表明,Co的负载率、Co/Fe/MB使用量、溶液pH和不同类型阴离子（Cl-、HCO3-、EDTA）均能影响复合材料去除效率。Co/Fe/MB在吸附和还原的协同作用下,100 min内对CFX的去除效率为99%（pH=5,T=298K、Co/Fe/MB使用量为0.8 g/L,Co的负载率=0.4 wt%,CFX浓度为20 mg/L）。由于EDTA和Cl-能破坏铁表面的钝化层,因此这两种离子存在时能显著提高CFX去除率。采用HPLC-ESI-MS分析CFX的降解产物,可以得知β-内酰胺环的开环和裂解是头孢噻肟降解的第一步。（4）利用制备的Ag/Fe/MB开展了去除头孢氨苄（CLX）的研究。在吸附和还原的协同作用下,90 min内Ag/Fe/MB对CLX的去除率为86%（投加量为1.5 g/L,CLX初始浓度为20 mg/L,pH为6.15）。值得注意的是,在CLX去除过程中,载体吸附作用的贡献大于金属催化还原作用。吸附剂使用量和溶液pH值对CLX的去除有显著影响。柠檬酸（CA）的存在显著提高了CLX的去除率,使初始反应速率提高了36倍。同时,采用HPLC-ESI-MS对CLX降解产物进行了分析,探讨了CLX的降解途径。（5）采用后置硫化法制备了S-nZVI,并采用XPS,XRD,TEM等方法表征了材料表面形貌及元素化学形态等特性。结果表明,S-nZVI颗粒呈球形,平均粒径为56 nm,材料表面形成一层不连续的低密度FeS/FeSn。硫化率、Fe2+和溶液pH均能影响S-nZVI对头孢噻肟和头孢氨苄复合污染物的去除。S/Fe=1/4（W/W）,S-nZVI使用量为0.5 g/L,溶液pH为8时,240 min内头孢噻肟的去除率为64%,而头孢氨苄的去除率则为41%。复合污染物的去除符合伪二级反应动力学方程。采用HPLC-ESI-MS分析降解产物可以得知头孢噻肟的降解主要是由酯基取代反应和内酰胺键的开环反应引起的,而头孢氨苄的降解则是由酰胺键断裂引起。