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工业废水中含有大量氨氮和酚类化合物,毒性高、可生化性差、治理难度大。电催化氧化法具有高效、可控性强、占地面积小、二次污染少等优点,可催生具有强氧化性的活性基团,实现氨氮和难降解有机物的同步脱除,极具应用潜力和发展前景。氯离子在工业废水中广泛存在,电解过程中可原位生成活性氯,而活性氯对氨氮和酚类化合物均具有较高的选择性,有利于氨氮向N2转化,强化降解效果,并且p H适用范围广。Ti基RuO2电极具有极高的析氯活性,能有效净化工业废水,但因其较高昂的成本,阻碍了其大规模的推广与应用。同时在低氯废水中因阳极表面析氧反应与析氯反应（CER）存在竞争且电位差较小,削弱了电极的CER活性,不利于污染物的降解。因此,调控电极结构和活性组分,提升RuO2质量活性和电极CER选择性,对实现低氯废水中氨氮及有机污染物的高效降解具有重要意义。本研究以RuO2为核心,通过引入中间层、掺杂金属元素以减少贵金属用量、提高CER催化活性和选择性,制备了RuO2-SnO2-Sb/SnO2-Sb/Ti电极,研究了氨氮及有机污染物在该电极体系中的降解过程及两者之间的竞争反应机理,提出了可能的降解路径。主要成果如下:（1）分别通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜-X射线能谱（SEM-EDS）和X射线光电子能谱（XPS）对电极进行物化表征,通过线性扫描伏安（LSV）、循环伏安（CV）和电化学阻抗谱（EIS）对电极进行电化学表征,结果显示钌锡摩尔比为3:1、涂布次数为15次制备条件下所得的RuO2-SnO2-Sb/SnO2-Sb/Ti电极性能最佳。XRD拟合结果中表明SnO2-Sb中间层的引入可提升对Ti基底的保护作用,使RuO2获得更小的晶粒尺寸,具有更好的分散性和结晶度,增加了表面活性位点。表面活性层中锡锑金属元素的适量掺入可将RuO2晶格中部分Ru4+置换为Sn4+和Sb5+,有效抑制了RuO2晶粒尺寸的增长,使RuO2晶体主要沿（110）和（211）晶面择优生长,形成（Ru Sn Sb）O固溶体,加强了金属氧化物之间的协同作用。SEM-EDS表明电极表面较为均匀致密,无明显“泥裂”结构,可提升电极的稳定性。XPS则进一步证实了表面活性涂层中RuO2和SnO2的生成,且存在晶格氧和吸附态的活性氧,可在电催化氧化中发挥重要作用。电化学测试拟合结果显示,该电极具有最小的Tafel斜率(86.07 m V dec-1)和电荷转移电阻（20.6Ωcm~2）,以及最大的双电层电容值(5.29 m F cm-2)和伏安电荷量(111.58 m C cm-2),表明该电极电荷转移速率最快,电催化活性位点数量最多,具有最佳的电催化氧化性能。（2）采用最优RuO2-SnO2-Sb/SnO2-Sb/Ti电极研究了氨氮电催化氧化的效能及机理,主要结论如下:在本实验范围内最佳电流密度为3 m A cm-2,最佳氯离子浓度为0.2 mol L-1,可实现95.18%和93.36%的NH4+-N和TN去除率,N2选择性高达98.09%,表现出最高的平均电流效率（65.11%）和最低的总能耗(0.1259 KWh gN-1)。经拟合计算氨氮降解过程符合零级反应动力学,在最佳操作条件下具有最快的反应速率常数(0.2406 mg N L-1 h-1)。连续重复氨氮降解实验证明了RuO2-SnO2-Sb/SnO2-Sb/Ti电极具有较佳的稳定性和可重复利用性。自由基淬灭实验结果显示,在1,4-二甲氧基苯（DMOB）存在的电解体系中,约有72.52%氨氮降解受到抑制,而在硝基苯（NB）和苯甲酸（BA）存在的电解体系中氨氮去除率仅减少了6.99%和20.37%,表明Cl O（或HCl O）在电催化氧化过程中起主导作用。对比仅含0.2 mol L-1 Na2SO4或Na Cl的CV曲线,证明了RuO2-SnO2-Sb/SnO2-Sb/Ti电极具有较为优异的CER催化活性和选择性,约1.05V（vs.SCE）处出现明显的氧化还原峰对应Ru4+/Ru3+氧化还原对与阳极表面Cl-之间的电子转移,可强化氯介导的氨氮降解反应。（3）考察了不同操作参数对氨氮和有机污染物协同降解效能的影响,体系中过量SO42-向阳极表面迁移占据活性位点,与CER形成竞争关系,将会抑制活性氯的生成,而Cl-浓度过高时会导致液相中次氯酸盐的积累。综合污染物降解率和体系能耗,本实验范围内最佳的电解质浓度为0.15 mol L-1、氯离子浓度为1000 mg L-1、电流密度为20 m A cm-2,可基本完全降解氨氮,苯酚COD去除率为83.87%,其降解反应遵循伪一级反应动力学。探究了氨氮和有机物协同降解的反应机理,CV曲线中出现氧化峰,证明了苯酚催化氧化过程中存在直接氧化的参与。自由基淬灭实验结果显示,OH和Cl的淬灭使苯酚COD去除率降低了27.76%,氨氮降解速率未受到影响,表明Cl O（或HCl O）是协同降解过程中的主要氧化剂。NH4+与苯酚存在竞争反应,且NH4+与活性氯的反应速率快于苯酚,使苯酚的降解反应受到一定抑制,反应前/后期的控制步骤分别为活性氯的生成和苯酚中间产物的降解。提出了苯酚可能的降解路径,直接氧化和OH介导产生的主要中间产物为苯醌,活性氯介导将主要生成氯酚类等中间产物,更易被分解为有机酸,进而通过亲电反应转化为饱和烷烃,最终主要由OH将其彻底分解为CO2和H2O。该论文有图40幅,表8个,参考文献124篇。