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近年来,难降解有机工业废水造成的环境污染愈发严重,其中含酚废水来源广、排放量大且危害性强,需要及时管控并高效处理。作为工业废水预处理和深度处理技术之一,电催化氧化技术催化效率高、处理效果好、工艺简单且不会造成无二次污染,可高效地处理含酚类工业废水。现阶段限制电催化氧化技术广泛应用的主要因素是电极性能及体系能耗,因此提高电极材料性能及改进电化学处理装置成为该领域的研究热点。本论文以含酚废水为目标污染物,以亚氧化钛为电极材料,优化亚氧化钛阳极和粒子电极制备工艺,并对电极结构和电化学性能进行表征,在此基础上构建三维电极体系并优化处理工艺参数。采用金属还原法、非金属还原法、溶胶凝胶法和辊压法制备亚氧化钛阳极,利用SEM、EDS和XRD对不同方法制备的阳极进行结构表征,并对其进行EIS、CV等电化学性能测试。结果表明最佳的亚氧化钛阳极制备工艺为辊压法,亚氧化钛与粘合剂质量比为3:1且不经过后续煅烧所得,其欧姆内阻为15.2Ω,电荷转移内阻为27.3Ω,电化学性能较好。采用浸渍法将亚氧化钛粉末材料负载于石英陶瓷环载体上,确定并优化瓷环粒子电极制备工艺条件,最佳制备条件为直径2 cm圆环为载体,亚氧化钛与粘合剂的质量比4:1,350℃煅烧2 h。采用SEM、XRD、XPS和BET对电极表面结构进行表征,并对粒子电极填充前后体系进行电化学测试,结果表明亚氧化钛活性成分已成功负载到瓷环载体上,瓷环粒子电极比表面积为0.3376 m2/g,呈现以大孔和介孔为主的孔隙结构,循环性良好。粒子电极的填充可提升电极体系电化学性能,使亚氧化钛为阳极的二维电极体系欧姆内阻和电荷转移内阻均降低,并在0.19 V(vs.SCE)出现了苯酚的直接氧化峰。将比亚氧化钛阳极、不锈钢阴极和瓷环粒子电极构建三维电极体系,降解初始浓度为100 mg/L苯酚模拟废水,优化体系重要的工艺参数,确定出三维电极体系降解苯酚的最佳参数为槽电压12 V,电极间距50 mm,粒子电极填充质量55 g,p H为3.0。反应3 h后三维电极体系的苯酚降解率达到92.22%,COD去除率达到94.26%,能耗仅为39.68 k Wh/t,与二维电极体系相比苯酚降解率和COD去除率增加了39.06%和51.74%,能耗降低了46.57 k Wh/t。最后利用实验参数及CFD模拟设计出用于预处理某煤气洗涤水的三维电极反应器,处理成本为2.614元/吨,具有实际应用价值。