一、引言

抗生素類藥物廣泛應用于醫療與養殖業，其殘留廢水進入環境后易引發抗藥性細菌擴散，已成為全球關注的新興污染物之一。由于抗生素分子結構復雜、穩定性強，傳統生物處理方法難以徹底去除。近年來，光催化-電化學協同氧化（Photocatalytic-Electrochemical Oxidation, PECO）因其高效自由基生成能力，成為抗生素廢水深度處理的重要技術路徑之一。

二、技術原理

PECO是將光催化與電化學氧化相結合的一種高級氧化工藝，通過以下機制實現污染物降解：

光催化階段：半導體催化劑（如TiO?、g-C?N?、ZnO）在紫外或可見光照射下產生電子-空穴對；

電化學增強：外加電流促進空穴遷移并抑制電子-空穴復合，提高反應效率；

自由基生成：產生的·OH、SO?^?·等活性物種礦化抗生素分子，最終轉化為CO?和H?O；

協同效應：兩者結合可提升氧化能力、縮短反應時間并降低能耗。

三、工藝優勢

該技術具有多個顯著優點：反應條件溫和，常溫常壓即可運行；對ppb級抗生素具有高降解率；不依賴傳統化學藥劑，環保性高；可與膜過濾（如UF、NF）耦合用于回用；操作簡單，易于自動化控制。

四、關鍵參數優化

影響PECO處理效果的關鍵因素包括光源類型、電壓/電流密度、pH值以及催化劑種類。通常采用UV-A或LED可見光作為光源，電壓控制在5–20 V之間，電流密度在10–40 mA/cm2范圍內較為合適。pH值宜控制在酸性至中性范圍（3–6），以利于自由基生成。常用的催化劑有TiO?、g-C?N?、BiVO?等，需根據目標污染物選擇合適的材料。

五、實際應用案例

某醫院污水處理站采用PECO系統處理含頭孢曲松鈉廢水，系統配置為TiO?涂層鈦陽極板、石墨陰極，光源為365 nm紫外燈，運行參數為pH=3.5、電壓20V。經處理后COD去除率達91%，抗生素降解率達到97%以上，出水達到《醫療機構水污染物排放標準》（GB18466-2005）一級標準。

六、未來發展方向

未來的研究重點將集中在開發可見光響應型催化劑以降低能耗，探索模塊化設計便于工程放大，與AI控制結合實現智能調控，并構建多級組合工藝（如PECO+MBR）提升整體處理效率。