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近几十年来,随着我国工业化进程不断深化,产生的大量工业污水对地表水环境以及生态系统造成了严重的威胁。特别是工业污水中多种持续性难降解有机物,难以通过常规污水处理工艺彻底降解,长期在自然界中富集,对人类健康与自然生物多样性造成严重危害。针对此类问题,高级氧化技术与20世纪80年代兴起,同时基于臭氧的高级氧化技术得到广大学者的关注。他们通过各种催化手段分解臭氧产生大量羟基自由基（·OH）,彻底将有机物分解为生物可降解的小分子酸、水和二氧化碳。然而,对于常规的电催化臭氧技术存在反应传质效率低、臭氧利用率低、电流效率低等缺点。同时,三维电极氧化技术作为一种高级氧化技术,虽然具备高传质效率,高电流效率与高反应体积等特性,但是较低的污染物降解速率与粒子电极的失活限制了其广泛应用。基于以上两种高级氧化技术的特点,论文提出并构建了三维电极臭氧耦合体系,并在此体系中通过电还原与粒子电极的催化作用提高臭氧的分解效率。另一方面,粒子电极的存在也能够大幅度提高氧化过程中臭氧分子与污染物的传质效率,从而提高污染物的去除效率。同时,在体系长时间运行后,粒子电极仍然保持较高的催化活性并维持体系高效的污染物去除效率。研究分别选取颗粒活性炭（GAC）、零价铁颗粒（Fe0）与两者按一定比例混合的颗粒（Fe0/GAC）作为三种类型的粒子电极,构建三维电极臭氧耦合体系。通过单因素对比实验,分别考察E-GAC-O3体系、E-Fe0-O3体系和E-Fe0/GAC-O3体系对有机污染物的氧化能力,并量化体系的协同效应;根据不同水基质影响、不同实际水体和多种有机污染物的降解实验结果对三维电极臭氧耦合体系的实际应用前景进行评估;通过不同的淬灭实验,判断体系中的活性自由基种类及产生途径,估算不同途径对目标污染物去除的相对贡献率并进行机理解析;通过粒子电极的多次重复使用,评价体系长期运行对目标污染物去除稳定性的影响,并利用各种表征手段分析体系中反应前后粒子电极物理结构与表面化学基团的变化。论文主要的研究内容与结论如下:（1）以颗粒活性炭为粒子电极的三维电极臭氧体系（E-GAC-O3）在40 min反应时间内对目标污染物硝基苯(6 mg L-1)的去除率达到94.04%,远高于电催化臭氧体系（E-O3）与常规的三维电极氧化体系（E-GAC）。同时,氯离子的存在能够有效促进体系对硝基苯的去除,然而磷酸根,碳酸根和天然有机物对硝基苯去除有明显的抑制作用。实际应用潜力评估实验表明:E-GAC-O3体系对不同实际水体中硝基苯具备一定的去除效果。同时,体系对于多种难降解有机污染物（布洛芬、苯丙三唑、N,N-二甲基酰胺）有较强的去除能力。（2）对于E-GAC-O3体系,羟基自由基（·OH）、过氧化氢（H2O2）、超氧根自由基(O2·-)均参与了硝基苯去除。其中羟基自由基对硝基苯氧化占主导地位,贡献率高达92.30%。在E-GAC-O3体系中,电还原分子态臭氧与电过氧化反应是主要的羟基自由基产生路径。在E-GAC-O3体系中,GAC重复使用50次后,体系仍具有稳定的硝基苯去除效能。颗粒活性炭可以通过极化作用的内部电子聚集和碰撞阴极表面两种方式补充电子,从而保持稳定的催化活性,免受臭氧与自由基氧化的破坏。（3）选取零价铁（Fe0）颗粒作为粒子电极,构建三维电极臭氧体系（E-Fe0-O3）,在20 min反应时间内,体系对硝基苯去除率为90.45%,远高于E-O3体系（64.72%）与E-Fe0体系（37.08%）。同时,经过120 min反应,体系对TOC去除率高达85.19%,分别为E-O3体系与E-Fe0体系的2倍与3倍。另外,能耗分析结果显示:E-Fe0-O3体系能耗仅为E-O3体系的50.00%,E-Fe0体系的14.20%。实际应用潜力评估实验显示:在不同水质背景条件下,E-Fe0-O3体系对硝基苯具有稳定的去除效果;同时,E-Fe0-O3体系对于多种耐臭氧有机污染物（氯苯,阿特拉津,布洛芬,苯甲醛）具备高效的去除效能。（4）在E-Fe0-O3体系中,羟基自由基为主要的氧化自由基,氧化贡献率高达92.83%。对比不同体系羟基自由基产率发现:在E-Fe0-O3体系中羟基自由基浓度最高(2.45×10-9m M),分别为电臭氧体系（E-O3）与零价铁催化臭氧体系（Fe0-O3）的2.40与1.86倍。在E-Fe0-O3体系中,零价铁（Fe0）颗粒重复10次使用后,体系依然保持稳定的硝基苯去除效能。其主要因为在电场作用下,零价铁颗粒能够高效分解,产生大量高催化活性的铁氧化物,维持体系稳定的污染物去除效能。（5）选取零价铁（Fe0）颗粒与活性炭颗粒以一定比例（1:1）混合作为粒子电极(1.0 g L-1),构建三维电极臭氧体系（E-Fe0/GAC-O3）,在20 min反应时间内,体系对硝基苯去除率为95.54%,远高于E-O3体系（73.47%）与E-Fe0/GAC体系（58.19%）。在不同水质背景条件下,E-Fe0/GAC-O3体系对硝基苯及具有稳定的去除效果,同时对多种耐臭氧有机污染物具备高效的去除效能。