四环素是世界上生产量和使用量第二大的抗生素药物,其在水环境中被频繁检测到,是抗生素污染的主要来源。此类抗生素具有强的抗菌性和化学稳定性,很难自然分解,传统治理技术无法完全将其降解。排放到环境中的四环素能够诱导抗性基因的产生,对生态系统和人体健康构成威胁,寻找有效的四环素去除技术已成为当务之急。Fenton技术是最受欢迎的高级氧化技术之一,能够有效降解、矿化各种有机污染物。该技术具有高性能、工艺简单和试剂环保的优点,在废水污染治理领域备受关注。然而,传统均相Fenton反应的实际应用仍然受到其工作pH范围窄(2.5-4)、过氧化氢需求量大以及大量铁沉淀产生的限制。基于此,本论文旨在探究高效的非均相类Fenton体系,使其运用到废水中四环素的去除,实现四环素的高效降解。铁基氧化物材料具有优良的催化性能和好的稳定性,在有机污染物的去除方面显现出优异的应用前景。我们设计、制备铁基氧化物材料,将其与过氧化氢(H2O2)构成非均相类Fenton体系用于四环素的去除,研究其降解性能,并且深入探讨可能的催化机理以及四环素降解的反应路线。主要研究内容如下:(1)通过一锅溶剂热法合成的Fe3O4纳米球(Fe3O4-S)用于H2O2的活化和水溶液中四环素的去除。我们进行了分批实验,优化了几个关键影响因素如Fe3O4-S用量、H2O2浓度、pH值和温度,并用动力学描述了这些实验参数对Fe3O4-S降解四环素的影响,在Fe3O4-S/H2O2体系中,超过80%的四环素被降解。通过自由基猝灭实验、电子顺磁共振(EPR)和X射线光电子能谱(XPS)技术详细探讨了 Fe3O4-S/H2O2体系的催化机理,结果表明,·OH和·O2-/·HO2参与了非均相类Fenton反应,Fe3O4-S表面生成的OH在四环素降解中起主要作用,Fe3O4-S表面的二价铁离子(FeⅡ)通过氧化还原反应参与了 H2O2的活化。此外,通过液相色谱质谱(LC-MS)技术监测到13种中间产物,并据此提出了四环素可能的降解途径。非均相类Fenton降解完成之后,铁离子的浸出率仅为0.128 mg/L;使用过的Fe3O4-S的表面形貌和未使用的几乎一样,结构没有被破坏;即使经过五次循环,Fe3O4-S的催化性能也未显示任何明显的降低。值得注意的是,我们通过使用Fe3O4-S/H2O2体系将四环素降解的最优pH值扩展到中性条件。此外,Fe3O4-S具有大的饱和磁化强度(66.8 emu/g),有利于催化剂的回收利用。(2)使用NaBH4作为还原剂通过简便的一步法合成的超薄钴铁氧化物纳米片(CoFe-ONSs)被用作非均相Fenton催化剂以去除水中的四环素。CoFe-ONSs在四环素降解方面表现出优异的催化性能:在T=25℃下,使用0.3g/L催化剂、20 mM H2O2和50 mg/L四环素,在50 min后无需外部能量即可实现83.5%的四环素去除。本论文研究了 CoFe-ONSs用量、H2O2浓度、初始pH、温度、初始四环素浓度、阴离子和水源对四环素降解的影响。淬灭实验、荧光检测和EPR技术表明·OH是Fenton反应的主要活性物质。另外,XPS分析进一步证明FeⅡ/FeⅢ和CoⅡ/CoⅢ的氧化还原循环参与了·OH的生成。此外,我们使用LC-MS技术确定了12种降解产物并揭示了四环素催化氧化的可能路径。即使经过五次循环试验,CoFe-ONSs仍显示出可忽略不计的金属离子浸出率并保持较高的四环素去除性能,这表明了 CoFe-ONSs良好的催化稳定性。需要特别说明的是,通过使用CoFe-ONSs/H2O2体系,四环素降解的最佳pH值已扩展到中性条件。因此,CoFe-ONSs可以使非均相类Fenton催化剂种类更为丰富,并且在去除废水中的抗生素污染物方面显示出巨大的潜力。