随着工业和医药的发展,水环境污染和水体生态结构破坏的问题变得更加复杂,研发环境友好的、可持续的新型污水处理技术成为水污染控制技术发展的总趋势。电化学高级氧化技术利用生成的羟基自由基矿化降解难降解有机物,具有氧化能力强、通用性强、高效环保等优点。其中,基于非均相催化材料的类电芬顿技术可以原位生成H2O2,有效减少铁泥生成量,降低后续处理成本,具有广阔的工业应用前景。但非均相催化材料的类电芬顿技术仍存在催化剂不稳定、电能损耗大、成本高、容易被覆盖失活等缺点问题,需要对其改进。TiO2具有化学性能稳定、环境友好、价格低廉等优点,但是由于TiO2是一种高能带间隙的半导体材料,导电性差。本文用碳材料对其改性,溶胶-凝胶法制备的石墨/二氧化钛(C/TiO2)复合催化剂具有电催化活性。在此基础上,优化了 C/TiO2复合催化材料的制备工艺参数,探索了石墨/TiO2复合催化材料的工业电极固定方法,并对C/TiO2复合催化材料作为固化电极材料降解工业废水进行了研究进行了探索。另外,我们采用基于这种材料的三维非均相体系对新兴污染物抗性菌、抗性基因进行灭菌降解研究,为C/TiO2复合催化材料的电催化应用提供技术支持。本研究的主要内容如下:1、溶胶-凝胶法制备的C/TiO2复合材料的电催化性能受TiO2负载量、石墨形态、煅烧时间和煅烧温度等因素的影响。结果表明,C/TiO2复合催化剂的电催化活性,随着TiO2负载量的增加而增加;随石墨粒径的增大先增强后减弱;随着煅烧时间和煅烧温度的增加,电催化活性先升高后降低。溶胶-凝胶法制备C/TiO2复合催化材料的最佳条件为:TiO2含量40%,纳米石墨粉粒径500目,煅烧温度500℃,煅烧时间2 h。溶胶-凝胶法制备的C/TiO2复合材料的电催化性能受TiO2负载量、石墨、煅烧时间和煅烧温度的影响。结果表明,随着Ti02负载量的增加,C/TiO2复合催化剂的电催化活性增加。随着石墨粒径的增大,C/TiO2复合催化剂的电催化活性先增大后减小。随着煅烧时间和煅烧温度的增加,电催化活性先增加后降低。溶胶-凝胶法制备C/TiO2复合催化材料的最佳条件为:TiO2含量40%,纳米石墨粉粒径500目,煅烧温度500℃,煅烧时间2 h。2、制备C/TiO2复合催化硬化多孔电极,通过测定亚甲基蓝的降解率,优化C/TiO2复合催化材料、活性炭颗粒、水泥的含量配比。结果表明,不同掺量配比的C/TiO2复合催化硬化多孔电极对亚甲基蓝的降解速率存在差异。综合考虑,C/TiO2复合催化硬化多孔电极的最优配比方案为:C/Ti02复合催化材料:水泥:活性炭质量比为2:2.5:6。优化制备的C/Ti02复合催化硬化多孔电极在pH 3～11范围内30min降解亚甲基蓝65%以上,连续使用12小时后60min降解亚甲基蓝85%以上,12 h将工业废水COD由10444.8 mg/1降到460.8 mg/1,具有耐酸碱、重复性好、广泛的工业应用前景等优点。3、以C/Ti02复合催化材料为非均相催化剂,构建三维电化学体系,催化降解抗性菌和抗性基因。采用自由基淬灭技术,分别添加草酸钠、重铬酸钾、4-羟基2266-四甲基脈嗪和异丙醇屏蔽h+、e-、·O2-、·OH自由基,分析不同自由基对抗性菌菌和抗性基因的杀菌降解机制为:h-主要破坏菌膜达到灭菌效果;e-是通过菌膜进入胞内破坏降解基因;·O2-对菌膜有一定破坏作用,同时可以破坏降解基因;·OH可以对菌膜相互作用,也可以通过菌膜进入胞内破坏降解基因。