随着生产制造业的飞速发展,印染工业产生的染料废水对自然界水资源的污染已成为非常严重的问题。印染废水具有废水色度深、有机物污染物浓度高、可生化性差、排放量大等特点,属于难降解工业废水,常规废水处理技术难以有效处理。三苯甲烷类染料（TPM dyes）是继偶氮和蒽醌两种染料后的第三大染料,其废水兼具印染废水的共性外,还有成分复杂、染料体系繁多等特点。三维电解是在二维电解的基础上,通过在反应器中填充导电性粒子构成第三极的方式,发展而来的新型高级氧化废水处理技术。当采用阻抗相对较高的活性炭材料作为粒子电极时,每个粒子在电场作用下极化形成微电解槽,也称―复极性三维电解法‖。复极性三维电解法具有传质速度快、设备简单、处理量大等优点,是近年来电化学研究领域的热点,而通用性差、能耗高、操作条件众多且耦合性强的缺点制约了其进一步地推广和应用,系统地开展复极性三维电解在染料废水处理中的应用研究,发挥复极性三维电解法强氧化能力的优势,解决三苯甲烷类废水难降解的问题是重要的研究方向。本文以三苯甲烷类染料中具有代表性的三种体系:孔雀石绿（Malachite green）、结晶紫（Crystal violet）、甲基蓝（Acid blue）作为待处理废水的有效成分,依据三维电解法的氧化机理,采用活性炭或改性活性炭作为粒子电极制作复极性三维电解反应器,开展三苯甲烷类染料废水处理的实验研究。开展的主要工作如下:探索三维电解处理染料废水时,操作条件变化对降解效率的影响及各操作条件之间的互相影响,对操作条件进行优化;研究三维电解反应器处理染料废水的动态运行过程、有机物降解动力学及降解机理;通过对活性炭进行改性,采用改性活性炭作为三维电解反应器的粒子电极,考察不同改性活性炭作为粒子电极时,有机物的降解效果和能耗情况;小试实验的基础上,开展某化工企业甲基蓝废水处理的中试实验,考察复极性三维电解法处理三苯甲烷类染料废水的放大效应。本文的主要的结论如下:1、分别以外加电压、电解时间、电解质浓度、pH值及曝气量为单因素,考察各变量对电解过程的影响,得到各操作条件对COD降解率和能耗的影响规律。通过提高外加电压的方式进行电流放大实验,实验表明,电流越大,降解速度越快,而电流效率不能有效提高。选取外加电压、电解时间、电解质浓度、pH值及曝气量5个因素进行三种染料模拟废水降解的正交实验,三种染料废水降解实验中各因素的对污染物降解效率的影响程度均为:电解时间>pH值>外加电压>电解质浓度>曝气量。综合考虑废水中污染物的降解效率和能耗,确定三种染料模拟废水的最佳降解条件。2、以三维电解运行过程为研究对象,通过测定电解反应器中电场分布及氧化还原电位,探究三维电解反应器运行过程的参数分布规律。结果表明,电场分布是随着空间位置改变而不随时间变化的反应器参数,在阳极电势最高,阴极电势最低,平行于阴阳两极不同深度的位置,电极电势是相同的,等势线呈平行状态。氧化还原电位是既随着空间位置变化也随时间变化的反应器参数,随着电解反应的进行,阳极附近的氧化还原电位值不断地增大,阴极附近的氧化还原电位值不断地减小,处于阴阳两极中间位置附近的氧化还原电位值基本不变。对染料的降解过程宏观动力学进行研究,三种染料降解过程的动力学规律相似,并给出指数形式的动力学方程。电解过程按吸附→分解→脱附的规律反复不断进行,提出复极性三维电解法处理三苯甲烷类染料废水是“吸附/脱附-分解”相结合的微观动力学模型,其动力学方程可用Langmuir吸附等温式表示。废水降解过程中的产物进行分析,根据图谱的特征规律可以确定三苯甲烷类染料的降解机理:连接在3个苯环上的侧链基团先脱落;3个苯环与中心碳原子间的键断裂,中心碳原子被氧化成羧酸;脱落的侧链基团和苯环经开环断裂,逐步降解成CO₂和氮氧化物。3、选取TiO₂（金属半导体）、An（高分子半导体）、ABS和PTFE（高分子绝缘体）4种代表性的物质,通过负载的方式对活性炭进行改性及表征,SEM扫描结果表明,活性炭改性效果较好。以4种改性活性炭分别作为反应器的粒子电极,进行模拟废水降解实验。改性活性炭与普通活性炭混合作为粒子电极,降解效果优于以纯改性活性炭作为粒子电极的效果。其中,PTFE改性活性炭与普通活性炭混合时的废水处理效果最佳,电流效率较普通活性炭作为粒子电极提高约40%。4、开展处理某印染企业甲基蓝废水的中试实验,中试结果表明,废水处理量、电解电压及pH值对电解过程的影响,与小试实验的影响规律是一致的。因曝气量变化梯度设置较大,曝气量调试实验未表现出于小试实验一致的规律。废水中氨氮含量、COD等经该工艺处理后,去除效果较好,废水的可生化性显著提高。三维电解法作为预处理工艺,结合简单的生化处理工艺可以达到印染废水处理的最佳效果。本研究虽取得一定的认知,但仍存在诸多不足,后续将进一步深入研究,为染料废水的高效清洁治理提供更多的理论支持和数据支撑。