随着社会经济及各行各业的发展,水体中各类有机及无机污染物越来越多。水污染的复杂特征日益突出:多种污染物并存,多种污染过程同时发生。因此实现多种污染物的同步去除是发展所趋,具有实际应用价值。二氧化钛光催化过程中同时产生的光生电子和空穴分别具有很强的还原和氧化能力。本研究基于氟、石墨烯共掺杂改性二氧化钛光催化剂(FGT)在溴酸盐去除中高效的还原能力,验证了其对自然水体和水处理消毒过程中两种常见且难去除有机物布洛芬和三氯甲烷的氧化能力,进一步对溴酸盐及布洛芬、溴酸盐及三氯甲烷共存体系在紫外光催化作用下的协同氧化还原效能进行了研究,通过催化剂投量、目标反应物初始浓度、pH等主要影响因素试验的开展得出了最佳协同反应条件。通过液相色谱质谱联用技术(LC-MS)对溴酸盐及布洛芬共存体系去除过程中布洛芬的降解产物进行了分析,并据此推断了其降解路径。并通过自由基淬灭实验、电子顺磁共振测试(EPR)等手段,研究了反应体系中的活性物种,探讨了 FGT光催化协同去除污染物的反应机理。研究结果表明,FGT光催化剂对有机物布洛芬及三氯甲烷都有很好的氧化效能,在0.05 g/L的FGT投量下,pH为5.2的100μg/L布洛芬溶液可在10 min内基本完全降解,pH为6.3的500 μg/L三氯甲烷溶液在60 min内可降解35%。同时FGT光催化剂对溴酸盐和布洛芬、溴酸盐和三氯甲烷这两个共存体系中的污染物也具有很好的去除效果,且两种目标污染物之间可起到协同促进作用。与单一污染物光催化去除相比,在pH为5.2,FGT投加量为0.1 g/L时,溴酸盐和布洛芬的去除速率分别由0.0584 min-1、0.4188 min-1增加到0.1353 min-1、0.4504 min-1。同样的,FGT对共存体系中溴酸盐和三氯甲烷的去除也起到一定的协同作用,相比单一污染物的去除,在pH为6.3,FGT投加量为0.05 g/L时,溴酸盐的去除效率明显加快,三氯甲烷的去除率由37%提高到41%。同时通过对影响因素的探究得知,在该实验条件下,催化剂投加量适当增加、弱酸性溶液、低初始浓度、低腐殖酸浓度有利于污染物的去除。电子(e-)、羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O2-)是FGT光催化协同去除水中污染物过程的主要活性物种。e-在溴酸盐还原过程中起主要作用,溴离子是唯一的还原产物;而有机物的氧化则是·OH和·O2-的作用,其中·OH起着关键作用。布洛芬降解过程中主要发生官能团的丢失,如脱掉羧基,羰基,侧链取代基等,基本无开环迹象,其矿化率较低,仅为30%;而去除的三氯甲烷基本氧化生成二氧化碳和HCl,被降解三氯甲烷基本实现完全矿化。FGT光催化剂同时氧化还原污染物的过程中,由于两种目标污染物对电子和空穴的同时消耗,有效抑制了电子和空穴的复合,充分利用了 FGT的氧化还原性能。同时在污染物的去除方面也发挥了协同作用,在单种少量催化剂投量下实现了多种污染物的高效去除。这也证明FGT光催化剂具有良好的同步氧化还原性能,为其在水处理中的实际应用提供理论依据。