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重金属废水和难降解有机废水治理是当前工业废水领域的两个研究难点,重金属废水中含有难降解有机物时,这种废水的治理更加困难,除需要考虑重金属本身的去除外,还需要考虑有机物对去除效果造成的影响。含重金属难降解有机废水广泛存在于电镀、冶金、染料等废水中。本论文以Cu2+与难降解有机物磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)组成的Cu-SMX混合废水为目标物,采用钛钌网(Ru0/Ti)阴极电化学还原先去除Cu2+,后采用活性炭纤维(Activated carbon fibre,ACF)阴极电芬顿(electro-Fenton,EF)降解SMX。在此基础上,研究了 EF处理SMX的降解工艺,考察ACF界面反应机理,进而以强化矿化为目的,引入太阳光,利用太阳光电芬顿(Solarphotoelectro-Fenton,SPEF)工艺提高SMX的矿化率。主要成果如下:(1)电化学法同时去除混合废水中的Cu2+及SMX研究:以Ru02/Ti作阳极,ACF作阴极组成的一体式反应装置无法同时去除混合废水中的Cu2+及SMX,ACF作阴极无论是在高纯水体系中还是在SMX体系中,除铜率均很低,且不具有重复性,无法在去除Cu2+的同时通过EF实现SMX的降解。(2)电化学法先去除混合废水中Cu2+后降解SMX研究:确定了最佳除铜条件,即Ru02/Ti同时作阳极、阴极,初始Cu2+浓度为33～35mg L-1电流强度为0.12 A,初始pH=3.00,处理时间180min。在最佳条件下,可去除Cu-SMX废水中约95.0%的Cu2+,同时SMX的去除率约为22.3%,矿化率为8.2%。采用EF处理除铜后的废水,SMX在120 min内完全降解,TOC在360 min时去除率为66.1%。(3)EF法处理SMX的降解工艺研究:处理浓度为200mg L-1的SMX,最佳工艺条件为初始Fe2+浓度1.00 mM、初始pH=3.00、40mg-1-1 O2、电流强度为0.36 A。SMX在90min内降解完毕,降解行为符合准一级反应动力学,表观速率常数为 3.54 × 10-2 min-1,360 min 的 TOC 去除率为 64.7%。(4)ACF界面反应机理研究:比表面积更大的ACF能稳定产生浓度更高的H2O2。采用ACF阴极,电流强度为0.36A,初始pH=3.00的条件下,可产生浓度为1800～2000 μM的H202;Cu2+/Cu+可在ACF表面发生类芬顿反应(Cu-EF-like)产生·OH,刚好能弥补其对ACF堵塞带来·OH产量下降的不良影响。但Cu2+对ACF的堵塞是不可逆的,随着反应的进行,这种堵塞作用影响了 SMX在阴极表面的降解效果。(5)SPEF强化SMX矿化:与EF相比,SPEF处理SMX的效果更好,矿化电流效率更高,360 min的TOC去除率为77.1%,180 min即可达到EF最终的处理效果,总矿化率提高了 12.4%。SMX的浓度越高,TOC去除也越高,但同时剩余TOC含量也越高。采用UVA、UVC与EF联用组成的PEF工艺可代替SPEF,以避免室外天气对工艺造成的不利影响。图47幅,表15个,参考文献114篇。