随着我国逐渐步入工业化,由抗生素类物质引起的水污染问题日益严重,抗生素的存在会造成敏感菌耐药性的增强,对生态环境及人类健康造成了潜在威胁。因此,实现废水中抗生素的有效去除是减少抗生素危害的有效手段。超滤膜过滤技术兼有分离、纯化、浓缩和精制的功能,又有高效、节能、环保及过程简单、易于控制等优点,但是由于日益提高的水排放标准,多样化的污染物构成,有机污染物、大分子等引起的膜污染以及低处理效率等问题,限制了其发展与应用。近几年,电化学膜过滤工艺的发展为水污染问题提供了有效的解决方法,其使污染物的过滤和降解同时进行,实现高效的污水无害化处理,解决膜污染等问题,是水处理领域研究的新进展。然而,目前电化学膜的制备方法过程复杂、操作成本高,从而限制了电化学膜的推广应用。因此,设计高效的电化学膜制备方法,研究电化学膜过滤体系协同处理新型有机污染物,提高电化学膜的抗污染性能和系统稳定性,对于电化学耦合膜过滤系统的发展具有重要意义。碳纤维布(CF)作为一种较为廉价的碳基基材,被认为是电极制造的良好选择。本论文构建了以碳纤维布为基底的CF/Si02/PES导电超滤膜,结合电化学氧化技术高效处理抗生素废水,同时提高了膜的抗污染性及系统稳定性。本文的主要研究内容及结论如下:(1)采用相转化法,将二氧化硅溶胶凝胶(SiO2)以及聚醚砜(PES)修饰于碳布基底,制备CF/SiO2/PES导电超滤膜。通过SEM和XPS等表征方法,证明SiO2溶胶凝胶以及PES成功负载到碳布(CF)基底上。所制备的导电膜通过AFM分析可知其具有极为光滑的表面,不利于污染物分子的聚集与粘附。与裸碳布相比,CF/SiO2/PES膜的接触角值降低为70.96°,亲水性增加,然而其水通量、孔隙率及含水率均减小,这是由于PES在一定程度上改变了裸碳布的孔径大小,亦说明膜材料更有利于过滤小分子物质。Zeta电位测试表明膜表面具有的负电荷,有利于膜过滤带电分子时发生电排斥或电吸附现象,提高膜的分离效率。利用苯酚去除实验对构建的电化学辅助CF/SiO2/PES膜过滤系统的性能进行初步分析,在5mg/L苯酚、20mMNaCl、pH=2,施加电压为+3V时具有最高的去除效率,去除效率为95.81%。苯酚主要被羟基自由基(·OH)降解为对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚和对苯醌。系统在8次循环过滤实验后仍保持较高的去除效率,且通量恢复率为83.27%。综上所述,此系统具备可行性、优异的苯酚去除性以及良好的可再生性。(2)分析电化学辅助CF/SiO2/PES膜过滤系统对四环素废水的去除性能。CF/SiO2/PES膜的标准化通量下降幅度随施加电压的增大而减小,说明在加电的条件下,四环素被降解为小分子,其不易在膜表面形成污染层而造成水通量的降低,有效缓解膜污染现象。与裸碳布(CF)及仅负载SiO2的膜材料(CF/SiO2)的大通量低去除相比,CF/SiO2/PES膜的通量恢复至正常化,且去除效率增加,较前两者分别提高了 53.30%和55.66%。此外,在10mg/L四环素、pH=3.0,施加电压为+5V时具有最高的去除效率,去除效率为93.35%。由CV曲线和EPR测试结果分析出四环素被降解主要因羟基自由基(·OH)的氧化作用,并且利用HRMS得出一条比较完整的四环素降解路径。膜的循环过滤实验分析出在加电条件下的通量恢复率优于无外加电压时,主要是由于电化学氧化作用使膜污染问题被抑制。在pH=3.0、pH=9.0的条件下,多次循环后四环素的去除效率分别仅有0.74%和1.95%的下降比例。说明电化学的辅助作用为膜的结垢抑制提供了具有优势的技术支持。综上所述,CF/SiO2/PES膜在电化学氧化技术的辅助下具备良好的抗污染性能,在处理大分子难降解污染物时也能够保持较强的可再生性,这在电化学膜过滤工艺处理新型有机污染物的道路上迈出了重要的一步。