抗生素作为一种典型的新污染物对环境和人类健康具有潜在的风险,已经引起人们极大关注但尚未被有效管控。天然水体中抗生素浓度极低,传统饮用水处理工艺受限于这种微量的存在而表现的效率非常低。利用氮掺杂石墨烯（N-rGO）具备吸附、催化的双重功能,与过氧一硫酸盐（PMS）结合构建并强化“吸附-催化氧化”体系对水中微量抗生素进行同步富集、降解,同时通过结构调控及材料功能化增加氮掺杂石墨烯活性位点数量,提高吸附、催化及稳定性能。本文研究了吸附、“吸附-催化氧化”、超声强化“吸附-催化氧化”对水中微量抗生素的降解性能,分析了降解动力学、协同促进作用、反应过程机制,强化了操作条件,并考察了反应体系的抗干扰能力及应用效果,实现了对水中微量抗生素的快速富集、高效去除。结合动力学分析和结构表征,确定了氮掺杂石墨烯的催化活性位点,阐明了构效关系。同时通过材料的功能化解决了石墨烯材料团聚的难题,提高了体系降解效果。以上研究与分析为石墨烯材料在水处理上的应用及水中微量抗生素的处理提供了理论依据与技术支撑,主要内容及结论如下:（1）氮掺杂石墨烯的制备与吸附性能成功制备的N-rGO对水中微量磺胺甲恶唑、左氧氟沙星、克林霉素、四环素、青霉素及氯霉素有很好的吸附效果,吸附过程更加符合一级动力学方程,吸附方式偏向于单分子层吸附,计算N-rGO最大吸附容量为1265.82mg/g,热力学表明吸附过程为自发进行的放热反应。N-rGO在吸附抗生素的过程中几乎不受无机离子种类及浓度的影响,但受腐殖酸影响较大。在N-rGO吸附抗生素的过程中,π-π相互作用可能是吸附的主要作用力,同时存在Lewis酸碱作用、范德华力及氢键作用。表征分析结果确认了 N-rGO制备方法的可行性与正确性,N-rGO具有丰富的多孔及褶皱结构,此外含有大量的官能团,增加了 N-rGO的吸附位点。以上研究为构建“吸附-催化氧化”体系提供了基础。（2）“吸附-催化氧化”体系对水中微量抗生素的协同降解与机制以N-rGO及PMS构建的“吸附-催化氧化”体系能够快速、高效的对抗生素进行降解,处理效能提升明显。在一定范围内提高催化剂用量、升高温度有利于反应的进行,在pH=4～12范围内能够保持很高的降解水平。经计算得到NH3-rGO-10的活化能约为7 kJ/mol,远小于典型的钴催化剂及碳基催化剂。通过降解动力学分析并结合表征结果,氮掺杂导致的C-N结构的改变是活化PMS的主要原因,其中石墨型碳是主要的活性位点,同时含氧官能团、缺陷结构也在催化PMS过程中起到了一定作用。表征结果证实了可以通过不同氮掺杂前驱体、差异化的氮掺杂含量及不同制备工艺的选择对C-N结构进行调控,增强催化剂的活化能力。通过“吸附-催化氧化”协同作用分析,催化氧化是该体系的关键降解动力,而吸附有明显的增强作用,氮掺杂石墨烯表面为抗生素类物质提供了良好的吸附位点及PMS的催化活性位点。抗生素首先被吸附在氮掺杂石墨烯表面,而后被氮掺杂石墨烯活化PMS产生大量的、多种类的活性氧原位降解,吸附位点及催化反应活性中心得到释放,不断进行“吸附-催化氧化-降解”循环。通过淬灭实验及电子自旋共振波谱分析,“吸附-催化氧化”体系以非自由基氧化途径为主导作用,其中单线态氧是主要的活性氧,包含一定程度的电子转移过程,而自由基氧化在该体系中作用微乎其微。（3）氮掺杂石墨烯的功能化及对体系降解性能影响经过β-环糊精功能化后得到的N-（β-CD）-rGO与PMS构成的“吸附-催化氧化”体系降解反应时间缩短了 10%以上,对于多种浓度的各种抗生素在12 min内完成降解过程,去除率达90%以上。β-环糊精功能化提高了氮掺杂石墨烯的分散性,增大了材料的比表面积,使其催化活性位点更多的得到暴露,从而提升了其催化性能。N-（β-CD）-rGO活化PMS的主要路径仍然是单线态氧等非自由基氧化,β-环糊精并不具备活化PMS的作用。这种功能化得到了表征分析的验证,β-环糊精很好的分散在氮掺杂石墨烯的支撑结构上。计算得到的活化能约为4.5 kJ/mol,约减小了 35%,有利于常温反应的进行。在较低的pH值下对磺胺甲恶唑、左氧氟沙星、四环素、青霉素及氯霉素的效果提升效果非常明显。水中常见阴离子不影响该体系的降解效果,腐殖酸的存在会产生微弱影响。同时经过5次不同方式的连续使用后N-（β-CD）-rGO具有很好的使用寿命。（4）超声强化“吸附-催化氧化”体系对水中微量抗生素降解与机制增大声强、提高温度、增加初始PMS浓度可提高超声强化“吸附-催化氧化”体系的降解效果,超声的作用主要是增强催化剂活化性能、提高传质、传热效果,同时有效的保持催化剂的活性。反应2 min后进行超声总体反应时长短、超声耗能低。超声强化后去除率均达到了 90%以上,在低pH值条件下去除率最高可提升10%以上。计算得到超声强化“吸附-催化氧化”降解抗生素的增强因子均大于1.30,强化作用明显,强化作用大小与抗生素的logP具有相关性。（5）自来水深度净化中的应用超声强化“吸附-催化氧化”体系能够很好的抵抗水中常见阴离子的干扰,降解效果不受影响,但反应时间延长;同时,降解性能可以完全忽略天然有机物的影响。实际水体模拟降解效果显示该体系能够抵抗天然水体复杂成分的影响,具有良好的应用前景。