一、选题背景

环丙沙星为合成的第三代喹诺酮类抗菌药物，具广谱抗菌活性，杀菌效果好，几乎对所有细菌的抗菌活性均较诺氟沙星及依诺沙星强2～4倍，对肠杆菌、绿脓杆菌、流感嗜血杆菌、淋球菌、链球菌、军团菌、金黄色葡萄球菌具有抗菌作用。环丙沙星的临床用途较诺氟沙星为广，除尿路感染、肠道感染、淋病等外，尚可用以治疗由流感杆菌、大肠杆菌、肺炎杆菌、奇异变形杆菌、普通变形杆菌、普罗菲登菌、摩根杆菌、绿脓杆菌、阴沟肠杆菌、弗劳地枸橼杆菌、葡萄球菌属（包括耐甲氧西林株）等引起的骨和关节感染、皮肤软组织感染和肺炎、败血症等。

二、国内外研究现状

环丙沙星( CIP)被广泛用于人、畜疾病的治疗，这可能诱致细菌产生耐药性；同时，CIP对非目标生物具有一定的环境毒性，在环境中残留的低浓度CIP扩散可对人类健康和生态系统安全构成威胁。研究发现，CIP具有难生物降解性，常规的水处理工艺对CIP去除能力有限，它在不同水体中被频繁检出，如饮用水源、地下水体、地表水体。因此，去除水环境中的CIP已成为亟待解决的问题。目前，人们多采用高级氧化技术中的臭氧氧化、光催化、光解、光助 Fenton等方法处理含CIP废水。其中，光助异相类 Fenton体系能够产生以羟基自由基为主的活性氧化物种，能够有效降解水体中的有机物。

研究表明，传统水处理技术和常规氧化技术均不能有效去除 CIP。高级氧化技术利用生成活性极强仅次于 F₂的自由基#183;OH 和#183;SO₄^－来氧化降解难降解有机物或提高可生化性，运用在降解水中CIP 上有很大的优势。

虽然环丙沙星废水中污染物化学性质比较稳定，但在合适条件下也可以被微生物所降解。当废水中环两沙星含量较高时，通常还含有较高盐量或具有很强的酸碱性时，一般难以直接用生物法处理，因此对其进行物化法预处理非常必要，它既可以降低废水中环丙沙星的浓度，还可以提高废水的可生化性，为后续的废水物化、生化处理创造条件。与一般工业废水处理方法相似，环丙沙星废水的处理方法也可归纳为几种：物化处理方法、生化处理方法以及多种方法的组合生化处理等。 物化法常被作为一种处理手段用于环丙沙星废水预处理中。经过物化法预处理，可降低废水中难降解有机物的浓度，提高废水的可生化性，减小后期生化处理负荷，也可以回收部分生产原料等，同时也可以处理一些其他高浓度有机物，从而，提高了处理效率，实现资源利用最大化。物化法包括混凝沉淀法、吸附法、电解法、臭氧氧化法、氧化法、光催化氧化降解法、膜分离技术、焚烧和萃取等。

生化处理法已成为处理高浓度有机废水的普遍选择，釆用生化处理法能够明显地减少了污水处理的运行费用，为处理制药废水研究幵辟了经济、有效的新途径。生物法处理技术包括好氧生物法、厌氧生物法、膜生物反应器以及生物强化技术等。

随着环境保护要求的提高，工业污水中有毒有机污染物的去除变得越来越重要。在众多水处理方法中，高级氧化技术是最重要的方法之一。催化湿式过氧化氢氧化法( catalytic wet peroxide oxidation，CWPO) 作为高级氧化技术之一，由于其处理温度、压力较低，具有明显的优点。在CWPO 技术中，非均相催化剂催化H₂O₂分为#183;OH，#183;OH 可以无选择地将有机污染物氧化降解，其中催化剂的稳定性是该技术的关键因素之一。

在催化湿式氧化(CWAO)工艺基础上发展起来的催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)工艺通过加入催化剂和过氧化氢, 加快了废水中有机污染物的氧化速率, 并使得反应能在温和的条件下进行。杨润昌等以一定浓度的FeSO₄ 溶液为催化剂, 采用CWPO工艺处理质量浓度为400mg /L 的甲基橙模拟废水,取得了理想的效果。在国外, Neamtu等和Kim等分别将以超细沸石为载体制备的FeY_{11. 5}催化剂和Al -Cu柱状黏土催化剂, 用于CWPO工艺中处理模拟染料废水, 也取得了较好的处理效果。此外, 还有文献报道了采用CWPO工艺对苯酚和脂肪酸废水的处理研究。

高级氧化技术是利用化学反应过程中产生的氧化能力极强的羟基自由基（#183;OH）使大分子难降解有机物氧化为低毒或无毒的小分子，甚至直接矿化为水和二氧化碳。根据产生自由基的方式不同，可将其分为臭氧氧化技术、湿式氧化技术、催化过氧化氢氧化技术、超临界水氧化技术、光催化氧化技术及多种技术的联用等。湿式催化过氧化氢氧化技术（CWPO）是高级氧化技术中的一种，以过氧化氢为氧化剂，在不加外能辅助设备的条件下，通过加入催化剂促进过氧化氢分解生成具有更强氧化性的羟基自由基从而氧化降解有机物。1894年，英国国学国Fenton发现采用Fe2 /H2O2体系能氧化多种有机物，后人为纪念他将Fe² /H₂O₂ 称为Fenton试剂。1964 年，Eisenhauer首次将Fenton 试剂应用于处理苯酚和烷基苯废水，并取得了良好的效果。但是传统均相Fenton 催化体系需要在pH=2～4 才能保证活性，因此进出口水需要调节pH，导致大量污泥的产生，造成二次污染。Fajerwerg于1996年首次将FeZSM-5 用于多相Fenton 体系，拓展了Fenton试剂pH 适用范围。因此，如何保证多相Fenton 体系近中性条件下的催化活性逐渐成为研究的热点。

关于Fenton 试剂具有强氧化性有两种解释：一种是1934 年Haber 等首次提出的自由基机理，另一种是Bray 等首先提出的高价铁氧中间体机理。两种解释的区别在于具有强氧化性的活性物种，前者认为活性物种是羟基自由基（#183;OH），而后者则认为具有强氧化性的是FeO² 和FeO³ ， 而不是#183;OH。收目前为止，还没有明确的实验能够区分这两种机理，关于这两种机理的争论仍在继续。