生物电芬顿技术（Bio-electro-Fenton,BEF）是一种新型的电芬顿技术（Electro-Fenton,EF）。BEF利用附着生长在阳极表面的电活性微生物为阴极氧气还原反应（ORR）提供电子,原位产生H₂O₂,具有运行条件温和和节能等优点。然而,BEF系统阴极H₂O₂原位积累浓度远低于EF系统,导致系统对污染物的降解效率偏低,这一问题在很大程度上限制了其工业化应用。在BEF系统中,影响H₂O₂在线产生效率的因素包括阴极材料、阳极电子输出（即阴极电子供给）、电解液pH、曝气量等,其中,阳极电子输出和阴极材料的2e^-ORR活性的影响最为显著。基于此,本课题从以下两方面着手强化BEF体系中H₂O₂的在线生成能力:通过构建多阳极BEF系统加强阳极电子输出,为阴极ORR提供更多电子;采用热处理蜡烛灰（CS）作为阴极催化剂,提高2e^-ORR的活性,最终,显著提高了BEF系统中H₂O₂的原位生成效率和积累浓度,实现了污染物的高效去除。主要研究内容与结论如下:（1）选用廉价易得的活性炭（AC）、炭黑（CB）和石墨（GC）为阴极ORR催化剂,通过理化特性表征和电化学测试,评估三种阴极催化剂的2e^-ORR催化性能,并在此基础上搭建BEF系统,初步探讨和了解三种常规碳催化剂阴极BEF系统的输出电流与H₂O₂原位生成能力。实验结果表明,CB和GC空气阴极表面ORR以2e^-途径为主,但CB的2e^-ORR催化活性更高,BEF-CB系统的阳极平均输出电流(I_ave)和阴极H₂O₂积累浓度分别为～0.39 mA和3.4 mg/L。（2）构建多阳极BEF体系,通过提高阳极电流输出为阴极ORR反应提供更多可用的e^-,从而强化H₂O₂的原位生成。考察了阳极数量、连接方式以及阳极结构对BEF系统的产电性能及H₂O₂原位生成性能的影响。实验结果表明,与串联的连接方式相比,并联多阳极方式对BEF系统产电和H₂O₂原位生成的影响更显著。与BEF-1（0.38 mA）相比,BEF-P2（0.52 m A）和BEF-P3（0.55 mA）的I_ave分别增加了36.8%和44.7%。最终,BEF-P2和BEF-P3系统中H₂O₂累积浓度由3.40 mg/L增加到4.22 mg/L和4.66 mg/L。采用穿孔阳极可以减轻多阳极BEF系统中的传质限制,降低扩散内阻,进一步提高系统的电流输出和H₂O₂积累浓度。BEF-P2P和BEF-P3P的I_ave进一步由0.52 mA（BEF-P2）和0.55 mA（BEF-P3）增加到0.57 mA和0.72 mA,H₂O₂累积浓度由4.22 mg/L（BEF-P2）和4.66 mg/L（BEF-P3）增加到4.95 mg/L和5.14 mg/L。并联三阳极BEF体系的I_ave和H₂O₂累积浓度与双阳极BEF相比,变化并不十分显著,但电极成本较高。因此,并联穿孔双阳极BEF是综合表现最好的系统。（3）利用热处理改性的CS为2e^-ORR催化剂,强化阴极H₂O₂的积累浓度。实验结果表明,热处理增加了CS的亲水性和BET比表面积。400℃热处理下的CS-400的介孔比例、表面含氧基团的含量最高,电子转移数接近2,2e^-ORR催化活性最高。以CS-400为空气阴极催化剂的穿孔双阳极BEF-CS系统H₂O₂累积浓度达到了32.02 mg/L,40 h内对RhB和SMX的去除达到100%和83.0%。