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赤泥是工业制取氧化铝(Al2O3)过程中产生的固体废弃物,因其含有氧化铁呈褐色或赤褐色被称为“赤泥”。每生产1t Al2O3会产生1～2 t的赤泥,全世界赤泥的排放量为6000万t/a,我国占到1/15。由于赤泥的资源化、无害化程度不高,简单堆积导致的环境问题日益严重,因此研究赤泥的再生利用具有重要的科学研究和实际价值。目前赤泥对重金属、有机染料及磷酸盐的吸附已有报道,但对抗生素类新型有机物的去除还鲜见报道。本文以第三代喹诺酮类抗生素—环丙沙星为目标污染物,研究赤泥及其磁改性对环丙沙星的吸附、催化氧化性能及机理。主要内容包括:(1)SEM、TEM、比表面积和孔径分析表明,赤泥由细小微粒与分散不规则的四边形晶体组成,具有较大的比表面积(10.96 m2·g-1)和复杂孔道结构(平均孔径40.93 nm)。采用响应面优化BBD方法对赤泥吸附环丙沙星的条件进行优化,通过方差分析、K-S检验法和Pearson相关性分析,模型对吸附量和吸附率具有显著适应性。拟合得到的二次回归方程能准确合理的反映各影响因素与吸附量/吸附率之间的关系,得到最佳吸附条件为:吸附温度25℃,振荡速率247.87 r·min-1,pH=3.0,赤泥投加量3.46 g·L-1,环丙沙星初始浓度29.44 mg·L-1时,预测吸附量7.50 mg·g-1,吸附率97.48%。模型满意度0.977。(2)赤泥吸附环丙沙星的影响因素研究表明:赤泥最佳投加量为3.5 g·L-1;吸附温度(15-55℃)和环丙沙星初始浓度(10-30 mg·L-1)增加,吸附量增加,吸附率变化缓慢;pH=3.0更有利于赤泥对环丙沙星的吸附。赤泥对环丙沙星的吸附过程遵循伪二级反应动力学及Langmuir-Freundlich等温线模型,吸附过程受快速吸附、慢速吸附、颗粒内扩散等多种吸附机理的影响。吸附机理表明,环丙沙星分子中的-COO与赤泥发生表面络合作用,同时C=O可能与赤泥发生微弱的静电或内球面键合作用。热力学结果表明,赤泥吸附环丙沙星是自发进行的吸热反应。赤泥的稳定性表明,吸附饱和的赤泥在pH=9.0～11.0范围的稳定性较强。(3)赤泥能有效催化过一硫酸盐(PMS)降解环丙沙星。赤泥表面Al、Ti、Fe等的电子转移,以及Ca、Al、Na等Lewis酸与PMS形成配合物,PMS生成HO·和SO4-·,快速与吸附在赤泥表面的环丙沙星发生氧化反应,反应活化能为5.74 kJ·mol-1。pH在5～11范围,降解率可维持在80%以上,拓宽了 pH应用范围。Cl-、NO3-、HCO3-和H2PO4-对环丙沙星的降解具有一定程度的抑制或促进作用。赤泥经四次重复后,环丙沙星的降解率仅下降9.1%。浸出实验表明,赤泥的金属离子在安全上基本符合标准要求。环丙沙星在赤泥/PMS氧化体系中主要有8种产物解析出来,通过两种途径进行降解。(4)利用共沉淀法制备磁性赤泥CoFeRM,与赤泥相比,CoFeRM具有更大的比表面积(77.16 m2.g-1)、更复杂的孔道结构(平均孔径为10.75 nm)以及优良的沉降性能。相同条件下,赤泥与CoFeRM对环丙沙星的吸附量和吸附率分别为3.64 mg·g-1、43.62%和4.25 mg·g-1、70.88%。响应面优化模型亦能准确反映CoFeRM吸附环丙沙星过程中各主要因素与去除率之间的关系。与赤泥吸附环丙沙星相似,吸附过程遵循伪二级反应动力学模型,CoFe2O4也参与了吸附反应,CoFeRM对环丙沙星的吸附也是自发进行的吸热反应。(5)CoFeRM能够有效催化超声/H2O2降解环丙沙星,主要在于体系中HO·的生成。Cl-、NO3-和HCO3-抑制了环丙沙星的降解,H2PO4-几乎没有影响。环丙沙星在湖水和污水出水中的降解率保持在90%以上;四次重复使用后CoFeRM仍保持很好的催化活性。环丙沙星的TOC去除率达到50.03%,UPLC-MS/MS有8种产物解析出来,环丙沙星主要通过哌嗪环开裂进行降解。论文研究结果对于赤泥的资源化利用及环丙沙星污染废水的处理具有比较重要的参考价值。