近年来，以布洛芬（IBP）为代表的有机药物在自然水体中被频繁检出，难降解有机药物环境污染现象愈演愈烈，传统的水处理技术难以有效应对，其治理问题逐渐成为水污染治理的重点和难点。电化学/臭氧耦合技术具有氧化能力强、适用范围广、处理能耗低、无二次污染等优点，是一种极具应用前景的水处理技术。电化学/臭氧耦合技术主要利用阴极电场催化臭氧产生羟基自由基（·OH），阴极材料对·OH的产量有较大影响。论文以天然棉纤维作为前驱物，通过直接一步热解法制备了碳纤维气凝胶材料（CFA），首次将CFA阴极用于电化学/臭氧耦合体系（E-O3-CFA），系统的研究了E-O3-CFA体系对水中IBP的去除效果和反应机理，考察了CFA阴极用于电化学/臭氧耦合技术的可行性。
　　首先，利用SEM、XRD、XPS、BET等分析方法考察了CFA材料的的形态、结构及表面化学组成，结果表明，CFA具有多孔的、互联的三维网络结构，碳纤维孔隙发达，比表面积大，石墨化程度高，是一种具有类石墨微晶结构的多种管状分布的介孔材料，且表面含有丰富的官能团，包括C=C、C-O-C/C-OH、C=O和π-π等。然后，考察了CFA阴极用于电化学/臭氧耦合体系的可行性，结果表明，与活性炭纤维阴极（ACF）、石墨阴极（GRA）、不锈钢阴极相比（STE），CFA阴极用于电化学/臭氧耦合体系显著提升了IBP的去除率和矿化效果，进一步降低了水处理能耗，并且CFA在E-O3-CFA体系中具有良好的可重复利用性。
　　其次，较为系统地考察了E-O3-CFA体系对水中IBP的去除效果，对比分析O3、CFA、O3-CFA、E-CFA、E-O3-STE、E-O3-CFA体系对IBP的去除能力，所有体系的反应过程均符合拟一级动力学反应模型，E-O3-CFA体系对IBP的去除率、矿化率和拟一级反应动力学常数远高于其它几种体系，并产生了显著的协同效应。
　　影响因素研究表明，在E-O3-CFA体系中，IBP的去除效果随碳纤维气凝胶填充量和臭氧浓度的增加而逐渐提升，但是超过一定值后，提升效果不明显，适当地提升电流强度和初始pH值有利于IBP的去除，超过一定范围后，IBP的去除效果受到明显抑制，电解质浓度对IBP去除效果的影响不显著。E-O3-CFA体系对来自地表水、地下水、自来水以及超纯水中的IBP均具有良好的去除效果，该体系具有普适性。
　　最后探究了E-O3-CFA体系去除IBP的反应机理，线性伏安扫描（LSV）结果显示碳纤维气凝胶的加入促进了臭氧和氧气在阴极的还原反应，通过自由基捕获实验检测到E-O3-CFA体系反应过程中会生成过氧化氢（H2O2）、超氧根自由基（·O2-）、·OH和单线态氧（1O2）等活性氧化物质，·O2-是产生·OH的关键中间物质，E-O3-CFA体系显著提升了·OH的产量。该体系主要通过以·OH为主的自由基间接氧化路劲去除IBP，1O2间接氧化、电化学直接氧化、臭氧直接氧化和碳纤维气凝胶的吸附作用对IBP去除的贡献率较低。