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近年来，随着工业发展和人类生活水平提高。越来越多的难降解有机污染物在水体中被频繁检出。这些难降解有机污染物往往难以被常规污水处理工艺去除，并会通过生物富集作用进入人体从而危害人类健康。电活化过硫酸盐(PS，包括过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PDS))过程可以产生强氧化性的羟基自由基(?OH)和硫酸根自由基(SO4?-)，从而实现难降解有机污染物的有效去除。但该过程仍存在反应速率较慢、能耗高、机理不明确等问题，从而限制其在实际水处理过程中的应用。为了克服上述问题，研究采用具有超强吸附性能的活性炭纤维(ACF)作为电化学体系的阴极活化过硫酸盐(E-ACF-PS)的方法去除水中的难降解有机污染物。与金属阴极相比，ACF阴极增强了固-液界面的传质作用，从而提高了氧化剂的利用效率，降低了体系的能耗。同时，针对ACF长期使用过程中吸附饱和失去活性问题，将吸附饱和ACF作为阴极置于电活化过硫酸盐体系中，可同时实现ACF再生和脱附污染物的矿化，为活性炭再生提供了新的思路，降低了ACF在水处理过程中的使用成本。
论文首先探究了单因素条件和水体背景对E-ACF-PS体系中污染物去除效能的影响，并对比了不同氧化剂条件下体系的反应速率和能耗。其次，通过自由基捕获剂试验确定体系产生活性物质的种类及其产生途径，估算各相关反应的贡献率。通过中间产物分析推测污染物降解途径。通过探究ACF重复使用效能明确了该体系中ACF的保护机理。另外，通过多种有机物降解试验、实际水基质影响实验以及中间产物毒理性分析，评价了E-ACF-PS体系的实际应用潜力。最后，考察了该体系对吸附饱和ACF阴极的再生效能和脱附污染物的矿化效能，为ACF的循环利用提供了新的思路。论文主要研究内容和结论如下：
①在电流密度为286Am-2，PMS浓度为50mmolL-1条件下，E-ACF-PMS体系40min内卡马西平(CBZ，0.042 mmol L-1)去除率可达96.36%，去除效率远高于钛镀铂阴极活化过硫酸盐体系。与E-ACF-PDS体系相比，E-ACF-PMS体系具有更高的CBZ矿化效能，且体系能耗仅为E-ACF-PDS的1/3。单因素实验结果表明，增加氧化剂投加量、电流密度和pH值对E-ACF-PMS体系CBZ去除效能影响显著。水体背景影响实验结果表明，Cl-的存在可以显著促进体系中CBZ的去除，反之，PO43-、HCO3-和NOMs的存在抑制体系中CBZ的去除。
②自由基捕获剂实验证明不同氧化剂条件下E-ACF-PS体系中活性物质的种类和产生途径均存在差异。其中，E-ACF-PDS体系中产生的活性物质为SO4?-和?OH，主要是通过阴极活化PDS的方式产生，而E-ACF-PMS体系中产生的活性物质为SO4?-、?OH和单线态氧(1O2)，主要产生方式为阴极和阳极共同活化PMS。与1O2在其它PMS活化体系中的产生方式不同，在E-ACF-PMS体系中1O2的产生主要是通过?OH在阴极与PMS反应。另外，各相关反应贡献率估算结果表明，E-ACF-PS体系中活性物质氧化为CBZ降解的主要途径，其中E-ACF-PMS体系中?OH为主要活性物质，其稳态浓度和贡献率分别为4.22×10-12molL-1和45.92%，E-ACF-PDS体系中SO4?-为主要活性物质，其稳态浓度和贡献率分别为5.84×10-12molL-1和36.63%。同时，中间产物分析实验表明E-ACF-PMS体系和E-ACF-PDS体系中间产物降解路径存在的差异可能是由于1O2氧化引起的。
③ACF重复利用实验结果表明，E-ACF-PS体系中ACF经过50次重复使用后，体系仍能够有效的去除水中的CBZ。通过对比有无外加电场情况下ACF重复利用后样品的扫描电子显微镜图像、孔隙分布以及表面官能团变化，发现外加电场可以在一定程度上克服ACF被PS氧化破坏从而丧失活化效能的缺陷。经理论分析，电场可以在ACF阴极催化过硫酸盐过程中提供电子，从而使得该过程中ACF从引发剂转化为催化剂。另外，与E-ACF-PDS体系相比，E-ACF-PMS体系中ACF重复使用性能更优。
④实际应用潜力探究实验结果表明，E-ACF-PS体系可以有效去除水中的多种难降解有机污染物(磺胺甲恶唑、四环素、双氯芬酸以及苯酚)；在地表水和自来水基质条件下，E-ACF-PS体系可实现CBZ的有效去除和ACF的循环使用；藻类生长实验结果表明E-ACF-PS体系去除过程中会产生微毒性的中间产物，对藻类的生长存在抑制作用。与E-ACF-PDS体系相比，E-ACF-PMS体系具有更强的实际应用潜力。
⑤针对ACF在水处理过程中长期使用失活现象，考察了E-PS体系对ACF在再生效能(其中吸附饱和苯酚的ACF作为阴极)。结果表明E-PS再生体系可以在迅速脱附苯酚的同时实现脱附苯酚的矿化，从而避免了传统电再生过程中存在的再生液二次污染严重的问题。与PMS作为氧化剂相比，PDS作为氧化剂可以大幅度节约再生成本。同时，分批投加PDS的方式可以提高氧化剂的利用效率，从而提高脱附污染物的矿化效率和ACF的再生效率。在最优操作条件(电流强度1A、100mmolL-1PDS两次投加、再生时间6h)下，E-PDS体系中ACF再生效率可达66%，同时再生液中TOC浓度仅为传统电化学再生液的1/4。
⑥各相关反应估算结果表明，随着PDS浓度降低，阳极氧化逐渐成为苯酚降解的主要过程，此时苯酚更多的被氧化成为中间产物(如苯醌、对苯二酚、邻苯二酚等)并会再次吸附到ACF中。另外，体系中产生的自由基会持续氧化破坏ACF，降低ACF的吸附容量。因此，该再生过程中ACF的再生效率难以进一步提高。但是，ACF重复三次吸附-再生过程后，其再生效率仍能够达到40%以上。因此E-PDS再生过程可能会成为一种具有实际应用潜力的活性炭再生技术。
论文首先探究了单因素条件和水体背景对E-ACF-PS体系中污染物去除效能的影响，并对比了不同氧化剂条件下体系的反应速率和能耗。其次，通过自由基捕获剂试验确定体系产生活性物质的种类及其产生途径，估算各相关反应的贡献率。通过中间产物分析推测污染物降解途径。通过探究ACF重复使用效能明确了该体系中ACF的保护机理。另外，通过多种有机物降解试验、实际水基质影响实验以及中间产物毒理性分析，评价了E-ACF-PS体系的实际应用潜力。最后，考察了该体系对吸附饱和ACF阴极的再生效能和脱附污染物的矿化效能，为ACF的循环利用提供了新的思路。论文主要研究内容和结论如下：
①在电流密度为286Am-2，PMS浓度为50mmolL-1条件下，E-ACF-PMS体系40min内卡马西平(CBZ，0.042 mmol L-1)去除率可达96.36%，去除效率远高于钛镀铂阴极活化过硫酸盐体系。与E-ACF-PDS体系相比，E-ACF-PMS体系具有更高的CBZ矿化效能，且体系能耗仅为E-ACF-PDS的1/3。单因素实验结果表明，增加氧化剂投加量、电流密度和pH值对E-ACF-PMS体系CBZ去除效能影响显著。水体背景影响实验结果表明，Cl-的存在可以显著促进体系中CBZ的去除，反之，PO43-、HCO3-和NOMs的存在抑制体系中CBZ的去除。
②自由基捕获剂实验证明不同氧化剂条件下E-ACF-PS体系中活性物质的种类和产生途径均存在差异。其中，E-ACF-PDS体系中产生的活性物质为SO4?-和?OH，主要是通过阴极活化PDS的方式产生，而E-ACF-PMS体系中产生的活性物质为SO4?-、?OH和单线态氧(1O2)，主要产生方式为阴极和阳极共同活化PMS。与1O2在其它PMS活化体系中的产生方式不同，在E-ACF-PMS体系中1O2的产生主要是通过?OH在阴极与PMS反应。另外，各相关反应贡献率估算结果表明，E-ACF-PS体系中活性物质氧化为CBZ降解的主要途径，其中E-ACF-PMS体系中?OH为主要活性物质，其稳态浓度和贡献率分别为4.22×10-12molL-1和45.92%，E-ACF-PDS体系中SO4?-为主要活性物质，其稳态浓度和贡献率分别为5.84×10-12molL-1和36.63%。同时，中间产物分析实验表明E-ACF-PMS体系和E-ACF-PDS体系中间产物降解路径存在的差异可能是由于1O2氧化引起的。
③ACF重复利用实验结果表明，E-ACF-PS体系中ACF经过50次重复使用后，体系仍能够有效的去除水中的CBZ。通过对比有无外加电场情况下ACF重复利用后样品的扫描电子显微镜图像、孔隙分布以及表面官能团变化，发现外加电场可以在一定程度上克服ACF被PS氧化破坏从而丧失活化效能的缺陷。经理论分析，电场可以在ACF阴极催化过硫酸盐过程中提供电子，从而使得该过程中ACF从引发剂转化为催化剂。另外，与E-ACF-PDS体系相比，E-ACF-PMS体系中ACF重复使用性能更优。
④实际应用潜力探究实验结果表明，E-ACF-PS体系可以有效去除水中的多种难降解有机污染物(磺胺甲恶唑、四环素、双氯芬酸以及苯酚)；在地表水和自来水基质条件下，E-ACF-PS体系可实现CBZ的有效去除和ACF的循环使用；藻类生长实验结果表明E-ACF-PS体系去除过程中会产生微毒性的中间产物，对藻类的生长存在抑制作用。与E-ACF-PDS体系相比，E-ACF-PMS体系具有更强的实际应用潜力。
⑤针对ACF在水处理过程中长期使用失活现象，考察了E-PS体系对ACF在再生效能(其中吸附饱和苯酚的ACF作为阴极)。结果表明E-PS再生体系可以在迅速脱附苯酚的同时实现脱附苯酚的矿化，从而避免了传统电再生过程中存在的再生液二次污染严重的问题。与PMS作为氧化剂相比，PDS作为氧化剂可以大幅度节约再生成本。同时，分批投加PDS的方式可以提高氧化剂的利用效率，从而提高脱附污染物的矿化效率和ACF的再生效率。在最优操作条件(电流强度1A、100mmolL-1PDS两次投加、再生时间6h)下，E-PDS体系中ACF再生效率可达66%，同时再生液中TOC浓度仅为传统电化学再生液的1/4。
⑥各相关反应估算结果表明，随着PDS浓度降低，阳极氧化逐渐成为苯酚降解的主要过程，此时苯酚更多的被氧化成为中间产物(如苯醌、对苯二酚、邻苯二酚等)并会再次吸附到ACF中。另外，体系中产生的自由基会持续氧化破坏ACF，降低ACF的吸附容量。因此，该再生过程中ACF的再生效率难以进一步提高。但是，ACF重复三次吸附-再生过程后，其再生效率仍能够达到40%以上。因此E-PDS再生过程可能会成为一种具有实际应用潜力的活性炭再生技术。