一、引言

抗生素类药物广泛应用于医疗与养殖业，其残留废水进入环境后易引发抗药性细菌扩散，已成为全球关注的新兴污染物之一。由于抗生素分子结构复杂、稳定性强，传统生物处理方法难以彻底去除。近年来，光催化-电化学协同氧化（Photocatalytic-Electrochemical Oxidation, PECO）因其高效自由基生成能力，成为抗生素废水深度处理的重要技术路径之一。

二、技术原理

PECO是将光催化与电化学氧化相结合的一种高级氧化工艺，通过以下机制实现污染物降解：

光催化阶段：半导体催化剂（如TiO₂、g-C₃N₄、ZnO）在紫外或可见光照射下产生电子-空穴对；

电化学增强：外加电流促进空穴迁移并抑制电子-空穴复合，提高反应效率；

自由基生成：产生的·OH、SO₄^−·等活性物种矿化抗生素分子，最终转化为CO₂和H₂O；

协同效应：两者结合可提升氧化能力、缩短反应时间并降低能耗。

三、工艺优势

该技术具有多个显著优点：反应条件温和，常温常压即可运行；对ppb级抗生素具有高降解率；不依赖传统化学药剂，环保性高；可与膜过滤（如UF、NF）耦合用于回用；操作简单，易于自动化控制。

四、关键参数优化

影响PECO处理效果的关键因素包括光源类型、电压/电流密度、pH值以及催化剂种类。通常采用UV-A或LED可见光作为光源，电压控制在5–20 V之间，电流密度在10–40 mA/cm²范围内较为合适。pH值宜控制在酸性至中性范围（3–6），以利于自由基生成。常用的催化剂有TiO₂、g-C₃N₄、BiVO₄等，需根据目标污染物选择合适的材料。

五、实际应用案例

某医院污水处理站采用PECO系统处理含头孢曲松钠废水，系统配置为TiO₂涂层钛阳极板、石墨阴极，光源为365 nm紫外灯，运行参数为pH=3.5、电压20V。经处理后COD去除率达91%，抗生素降解率达到97%以上，出水达到《医疗机构水污染物排放标准》（GB18466-2005）一级标准。

六、未来发展方向

未来的研究重点将集中在开发可见光响应型催化剂以降低能耗，探索模块化设计便于工程放大，与AI控制结合实现智能调控，并构建多级组合工艺（如PECO+MBR）提升整体处理效率。