抗生素在中国的生产和消费量居世界首位。越来越多的抗生素药物和代谢产物进入到我们生存的环境中,其潜在的生物毒性引发了一系类生态问题和人类健康问题。如何有效的处理这些污染物已成为一个重要研究课题。电Fenton和多相Fenton技术由于具有反应速度快、二次污染低、操作简单等优势,在处理难降解有机废水方面卓有成效,成为污水处理中相当活跃的研宄领域。但是现有电Fenton所采用的阴极材料氧还原生成H₂O₂的活性不高,pH值适用范围比较窄,限制了工业化应用。另外电Fenton原位生成H₂O₂的过程中,受O₂溶解度和传质扩散的限制,H₂O₂的产率难以提升,而气体扩散电极有助于解决这一难题。当前研究应用的多相Fenton催化剂仍然存在在中性条件下活性低、稳定性差以及H₂O₂利用率低等问题。本文针对上述问题,从反应机理、催化材料、工艺流程等方面,对电Fenton和多相Fenton技术进行了深入研究,并成功应用于真实甲硝唑废水处理,为电Fenotn技术和多相Fenton技术处理甲硝唑废水的工程应用提供了基础支撑。主要的研究成果如下:1、针对传统电Fenton技术存在的电解时间过长,能耗高,H₂O₂利用率低,反应条件难控制等缺陷,提出了改进电化学Fenton技术。改进电化学Fenton分解为两个步骤。第一步是电解过程,牺牲铁阳极（E₀=-0.44 V vs SHE）产生可溶的Fe²⁺离子,有机化合物发生还原反应,Fe³⁺离子在阴极被还原成Fe²⁺离子。第二步将H₂O₂作为Fenton试剂加入烧杯中,进行Fenton反应。首先将该方法应用在模拟甲硝唑废水中,利用红外光谱、紫外、液相色谱和气相色谱-质谱联用仪探究甲硝唑的降解机理。对实验操作条件进行综合优化,考察pH值、H₂O₂浓度、电流密度和电解时间等对甲硝唑模拟废水的降解效果,得出最佳条件。在pH=3,H₂O₂浓度为75 mmol/L,30 mA/cm²的电流密度下,电解时间为15 min时,COD去除率达到62.6%,BOD₅/COD比值由0.17提高到0.45。最后将改进电化学Fenton应用在真实甲硝唑废水的处理中,废水中抗生化有机物甲硝唑和2-甲基-5硝基咪唑总浓度从32.32 mg/L下降到3.59 mg/L,BOD₅/COD比值由0.17提高到0.35。研究了真实甲硝唑废水处理后的生物毒性,从生物毒性实验结果来看,改进电化学Fenton处理后的水样对微生物毒性较小,后续利用好氧活性污泥处理废水,COD去除率达到70.8%。所提出的改进电化学Fenton不仅处理效果好,而且相对成本较低,在真实甲硝唑废水的预处理上,具有良好的工业应用前景。2、首次将磷掺杂碳纳米管（P-CNTs）气体扩散电极应用于原位高效生成H₂O₂,克服了现有电Fenton技术中阴极材料存在的二电子氧还原活性低,过电位高,pH应用范围窄,稳定性差等问题。利用水热法合成磷掺杂的碳纳米管,通过SEM、XRD、BET和XPS等多种表征手段考察了掺磷前后碳纳米管的形貌和结构变化,运用CV和RDE手段研究了掺磷碳纳米管催化剂的氧还原性能和反应中的机理等问题。从CV图中可以得出P-CNTs的二电子氧还原（ORR）活性高于未处理的CNTs,包括更正的起始电位和更高的电流密度,P-CNTs在氧还原过程中的转移电子数为3.06。利用泡沫镍为基底、PTFE为粘合剂、P-CNTs为催化层以及氟化乙炔黑为扩散层,制备了具有三维网状结构的气体扩散电极,并利用此电极实现氧还原生成过氧化氢。通过对工艺参数进行系统优化,包括阴极电位、溶液初始pH值、O₂流量等操作参数,得出最佳工艺条件:O₂流量为0.21 L/min、Na₂SO₄浓度为0.1 mol/L,阴极电位为-0.7 V vs SCE,pH=5。在此条件下,60 min后P-CNTs气体扩散电极催化氧还原生成H₂O₂的质量浓度达到1291.3 mg/L,电流效率为88.5%,并且循环使用6次后,电极催化氧还原生成H₂O₂的性能无明显下降。而在相同的条件下,未处理的CNTs气体扩散电极催化氧还原生成H₂O₂的质量浓度只有415.9 mg/L,电流效率只有64.7%。在酸性和中性条件下,P-CNTs气体扩散电极都显示出优异的高H₂O₂产率和电流效率。将P-CNTs气体扩散电极应用在模拟甲硝唑废水的处理上。当甲硝唑初始浓度为200mg/L、溶液初始pH值3.0、阴极电位-0.7 V vs SCE、电解质Na₂SO₄浓度0.1 mol/L、Fe²⁺浓度0.78 g/L的条件下,电解时间为30 min,甲硝唑去除率和COD去除率分别达到99.9%和66.3%。3、针对多相Fenton催化剂存在稳定性差,中性条件下催化活性低,H₂O₂利用率较低等问题,提出FeOCl/CNTs多相Fenton催化剂,在甲硝唑废水和诺氟沙星废水处理中取得良好效果。该催化剂具有宽泛的pH适用范围,明显优于绝大多数均相催化剂和多相催化剂。利用浸渍-煅烧的方法合成了FeOCl/CNTs复合物催化剂,生成的复合物中FeOCl呈纳米片状结构,其片状结构长度约为200 nm,厚度约为10 nm,均匀分散在CNTs孔道。FeOCl/CNTs（56.8wt%）复合物为典型的介孔材料,S_BET比表面积和孔容分别为53.17 m²/g和0.224 cm³g^-1。研究了FeOCl/CNTs（56.8wt%）复合物催化H₂O₂降解模拟甲硝唑废水的优化反应条件:催化剂的加入量1.2g/L,H₂O₂的浓度为15 mmol/L,反应体系pH为5。在最佳反应条件下,反应速率常数k=0.1877 min^-1,甲硝唑去除率达到99.3%,COD去处率达到68.3%。渗铁量低到0.00804%。并且催化剂在循环使用6次后,甲硝唑去除率几乎没有变化。本催化体系的pH适用范围为pH=2⁷,如此宽pH值适用范围明显优于绝大多数均相催化剂和多相催化剂。通过EPR羟基自由基定性测试,证明了FeOCl/CNTs能有效地催化H₂O₂,产生羟基自由基（?OH）。在FeOCl/CNTs-H₂O₂体系中存在FeOCl和CNTs两种活性位点,协同催化H₂O₂产生羟基自由基（?OH）。因此,FeOCl/CNTs优良的催化活性归因于此多相催化剂的多元催化特性。最后研究了FeOCl/CNTs作为多相Fenton催化剂处理诺氟沙星废水,诺氟沙星的去除率达到97%以上,COD去除率达到57.0%,渗铁量只有0.00146%。