硝基咪唑类抗生素是一类人工合成药物,广泛出现在市政污水和自然水体中,在环境中属于药品和个人护理用品（PPCPs）,作为环境外援性化合物对水环境、生物及生态产生不利影响。由于其具有致癌、致畸和遗传毒性,最终可能对人类健康和生存造成威胁。基于过硫酸盐的新型高级氧化技术,因其经活化后可产生强氧化性自由基可将有机污染物快速、高效降解多年来备受关注。本课题选取硝基咪唑类抗生素中的典型药物罗硝唑（RNZ）、甲硝唑（MNZ）、替硝唑（TNZ）作为目标污染物,通过电化学原位生成过硫酸盐（PS）及亚铁离子(Fe²⁺),构建在线同时生成高浓度氧化剂和活化剂的新型硫酸根自由基氧化体系,通过调控Fe²⁺的投加速率,可持续的生成硫酸根自由基,实现对水中污染物硝基咪唑类抗生素的氧化降解。主要探究电化学体系中阳极添加剂、温度、电流密度、阳极电解液成分等实验条件对原位电解的影响规律;研究了Fe²⁺活化PS(Fe²⁺/PS)体系降解硝基咪唑类抗生素过程中PS投加量、Fe²⁺与PS的浓度比、Fe²⁺的投加方式、Fe²⁺投加速度等因素对降解的影响,分析有机物降解机理和反应路径。具体研究结果如下所示:1.分室电解可以使阴阳两极同时在线产生过硫酸根(S₂O₈^2-)及其活化剂Fe²⁺,阳极添加剂聚磷酸铵在电解初期（30 min）就显著提高S₂O₈^2-的电流效率并且可保持至180min,同时阳极添加剂不影响阴极Fe²⁺的生成;低温有利于阳极S₂O₈^2-的生成,使其不易水解。适当升高温度会提高阴极Fe²⁺的电流效率,但是当温度大于15°C时,温度对阴极电解的影响较小;阳极S₂O₈^2-的电流效率会随着电流密度的增加而增加,由于阴极是以还原H⁺为主的物料控制过程,当电流密度增大时,Fe²⁺生成的电流效率降低。实验条件下最优的电解条件为:阳极电解液为4 mol/L（NH₄）₂SO₄,阳极聚磷酸铵添加量为0.15%,阴极电解液为0.1 mol/L Fe Cl₃与0.5 mol/L H₂SO₄混合液,电流密度为150 m A/cm²,恒温15°C。2.PS难以降解硝基咪唑类有机污染物,而Fe²⁺/PS体系对RNZ、MNZ、TNZ有很强的降解能力。适当增加PS投加量可提高降解效率。考虑到工艺成本及环境保护的要求,RNZ、MNZ、TNZ的最佳n(Fe²⁺)/n（PS）控制在1:2。通过蠕动泵控制均相活化剂Fe²⁺投加流速可以有效调节Fe²⁺在溶液中的释放速率,RNZ、MNZ、TNZ的Fe²⁺最佳投加速度分别为0.3 m L/min,0.3 m L/min,0.15 m L/min,降解率分别为96%、95%、84%。其动力学拟合均符合假一级反应动力学。3.Fe²⁺/PS体系降解RNZ、MNZ、TNZ的过程中,硫酸根自由基(SO₄^·-)和羟基自由基（^·OH）都是主要的自由基氧化性物质,其中SO₄^·-贡献率较大。TOC去除率分别为17%、23%、14%,Fe²⁺/PS体系可以破坏硝基咪唑类抗生素结构,但是难以将其完全矿化降解,大部分污染物被氧化成中间产物。其反应路径可能是:^·OH进攻侧链的硝基,其次由溶液里的氯离子发生取代反应。SO₄^·-主要作用于咪唑开环反应,主要进攻C=N、C=C、C（5）-N（6）键使其断裂成小分子化合物,进而继续矿化为CO₂、H₂O、NO₃^-等无机分子。