四环素类抗生素废水的处理问题为当下研究的热点问题。芬顿处理方法产生的·OH具有强氧化性,可以去除包括四环素在内的大多数难降解的有机污染物。但传统芬顿技术的使用过程之中,仍存在着一些不足之处。本文在传统芬顿体系上添加电化学作用和紫外光的作用对芬顿体系进行改良。催化剂材料的存在形态也会对降解效果产生影响。本文使用水热法,将Fe₃O₄负载到碳毡上制备得到非均相固体催化剂,研究其在电芬顿和光电芬顿体系中对四环素的降解性能,研究电芬顿体系和光电协同辅助芬顿体系的作用机制,并推断四环素的降解途径。采用多种表征手段对制备的催化剂材料进行表征以观察材料的组成、结构、形貌、电化学性质等。通过研究发现,掺杂四氧化三铁后的碳毡材料既保留着四氧化三铁的立方体结构,同时碳毡的纤维结构也未受到明显的破坏影响。因此既保留了碳毡的吸附性能,又增加了材料的导电性能。以四环素废水为处理目标污染物,研究制备的催化剂材料在光电芬顿体系中的催化性能和循环稳定性能。结果如下:电芬顿体系中,在pH值约等于3,四环素的初始浓度50 mg/L,初始电流值为0.2 A,曝气流量为300 mL/min,电解质浓度为0.2 mol/L的条件下,使用制备的催化剂对四环素废水进行降解处理,120 min后去除率可达93.5%,矿化率可达80.6%。重复使用5次后,去除率依然可达到86.3%。添加了光的作用后,初始pH值为7,光源为10 W的紫外光,其余条件不变的情况下,120 min后四环素的去除率可达99.1%,矿化率可达88.2%。在电芬顿和光电协同芬顿体系中通过观察降解过程中各项指标的变化情况,可得出芬顿体系降解四环素废水的过程:电芬顿的过程中,芬顿反应可以生成·OH,OH^-和Fe³⁺,Fe³⁺在阴极得电子转化成Fe²⁺可使芬顿反应持续发生,·OH可降解四环素及四环素降解过程中生成的酸性中间产物,OH^-与四环素降解过程中产生的酸性中间产物相互作用维持体系的pH值。在添加紫外光作用的电芬顿体系中,降解过程大体上是一致的,但降解速率加快,且可在更宽的pH值范围内发生反应,这是由于紫外光可光解曝气产生的H₂O₂形成更多的·OH,对四环素的降解速率加快,酸性中间产物产生的也越快,因此在中性条件下的反应过程中pH值逐渐减少,这就可以促进芬顿反应的发生。在整个反应的过程中,通过对中间副产物的测定,可推测四环素的降解途径:四环素的降解会通过两种途径,其一为·OH的羟基化作用,其二为·OH和h⁺的去甲基化作用。在这些作用下发生断键、开环、破坏基团等反应,而后再通过自由基团的作用,进一步被降解矿化成为小分子的草酸、甲酸等有机物以及CO₂和H₂O等矿化产物。