抗生素由于高效性被广泛用于治疗人类和动物传染疾病,因其在人和动物体内的代谢能力较差,在环境中的降解能力不佳,使得环境中抗生素的浓度水平逐渐累积。水环境是抗生素迁移转化的重要场所,目前,地下水、湖泊、水库和海水中均检测出多种抗生素,并因此致使水环境中的水生生物产生耐药基因。同时,抗生素会通过食物链富集对人和动物健康产生危害。可见,从水环境中去除抗生素成为刻不容缓的主题。在众多去除方法中,吸附技术和降解技术长期以来受到学者们的青睐,而利用天然材料辅助对抗生素进行去除研究显得更有意义。这是因为,天然材料具有储量丰富、分布广泛、价格低廉、可生物降解、良好的生态兼容性等诸多优势。天然材料本身在去除水环境污染物方面具有潜力,同时也可作为模板材料制备新型吸附材料或降解材料。结合天然材料较低的经济成本和性能优势,能够体现出天然材料在实际应用中的价值。因此,研究价格低廉、高效实用的基于天然材料的功能型材料在水处理方面具有重要意义。本论文利用天然材料辅助去除水环境中的抗生素,研究内容包括以下两部分:以壳聚糖(CTS)为接枝骨架构筑出具有3D网状结构的粒状水凝胶,用于氟喹诺酮类抗生素的吸附去除;以电气石(TM)作为矿物催化剂、过硫酸铵(APS)作为氧化剂构建高级氧化体系,用于磺胺类抗生素的降解去除。具体研究内容如下:(1)以CTS作为接枝骨架、丙烯酸(AA)作为聚合单体制备出具有3D网状结构的粒状水凝胶(CTS-g-PAA),利用吸附技术去除环丙沙星(Cip)、恩氟沙星(Enr)、左氧氟沙星(Lev)三种氟喹诺酮类抗生素。通过考察pH、接触时间、吸附质浓度、离子强度以及材料的重复利用性,探究水凝胶吸附剂的吸附性能。实验结果表明,CTS-g-PAA具有利于吸附的海绵状三维结构。CTS-g-PAA在pH=3.0时对三种抗生素的去除效果最好,对Cip和Enr的最大吸附量分别为229.7 mg/g和339.6mg/g,符合单分子层Langmuir吸附等温线模型;对Lev的吸附在考察的浓度范围(10~600 mg/L)内未达到饱和,更符合Freundlich吸附等温线模型。吸附过程自发生到平衡完成迅速,适合准二级动力学方程描述。五次连续吸附-脱附结果显示,CTS-g-PAA具有良好的循环使用性能。此外,CTS-g-PAA对自来水、黄河水以及生活污水中的环丙沙星仍然具有良好的吸附性能,因此可得出该吸附剂CTS-g-PAA在水处理方面有可观的实际应用价值。(2)以TM作为矿物催化剂、APS作为氧化剂构建出高级氧化体系,利用降解技术去除水环境中的磺胺类抗生素磺胺嘧啶(SDZ)。通过考察TM用量、APS浓度、pH、污染物SDZ浓度以及温度优化操作条件;通过自由基淬灭、电子自旋共振光谱(EPR)、液相-质谱联用的总离子色谱图(TIC)以及吸光度降解曲线,判断该体系的反应机理和降解产物。实验结果表明,TM-APS体系对SDZ降解效果的优化条件如下:TM用量为0.5 g/L;APS浓度为0.5 g/L;最优pH为3.0。当温度自10℃升高至50℃时,TM-APS体系对SDZ的降解效率持续增加。当体系中存在无机阴离子时,降解效果受到一定抑制;而当有机质(如腐殖酸)存在时,SDZ的去除效率略有增加。由自由基淬灭和EPR实验判断出,?OH是TM-APS体系中起主要作用的自由基,其通过攻击SDZ分子使得SDZ脱硫形成新物质。以TIC为依据,TM-APS体系对SDZ的降解机制是TM表面的Fe活性位点引发的非均相类Fenton反应。此外,TM经过4次重复使用后,降解效率仍然为首次降解效率的80%。同时,TM-APS体系对自来水和黄河水中SDZ的降解效果无显著影响,表明TM-APS降解体系应用到实际水处理工艺环节中的可行性。