硝酸盐污染已成为世界各国关注的环境问题,地下水硝酸盐含量的增加,不仅严重威胁居民的饮水安全,而且对居民的身体健康构成威胁。与其他硝酸盐处理技术相比,电化学法具有去除率高、易控制、环境友好等优点,从而受到研究者们的关注,但是也存电极使用寿命短、效率低和能耗高等缺点难以满足大规模的实际应用。由于电化学过程中电极材料起决定性的作用,因此,需要开发新的电极材料去除地下水中硝酸盐,提高其还原性能并降低运行成本。本研究的主要目的是开发TiO₂纳米电极应用于地下水中硝酸盐的去除,以提高电流的还原效率,减少副产物的生成,提高产物中氮气的选择性和硝酸盐的去除率。采用阳极氧化法研究不同条件制作的TiO₂纳米电极对硝酸盐还原的影响,利用响应曲面法优化实验条件,确定了纳米电极的最佳制作条件。通过电极表征发现形成的纳米电极管状结构清晰可辨,表面形成了膜层,且排列紧密,孔径大小及分布均匀,其主要成分是TiO₂。在实验所建立的硝酸盐电化学还原系统中,以Ti/Pt电极为阳极,TiO₂纳米电极为阴极。研究该系统对模拟地下水中硝酸盐的去除效果及机理。研究结果表明:（1）电流强度在12⁶2 mA/cm²时,硝酸盐的还原速率随电流的增大而增加,电流密度为50 mA/cm²时,硝酸盐的去除效果最佳,去除率达到82.9%,相比于Ti电极提高了286.2%;（2）硝酸盐的初始浓度对其还原效果影响较小,在初始浓度为20¹00 mg/L时,电解90 min后,其去除率均为70.0%;控制温度在0⁶0oC条件下,硝酸盐的去除率随温度的升高而增加,60oC时,去除率为86.7%;（3）添加氯化钠可以有效去除氨氮等副产物。在本实验中,当系统的电流密度为50 mA/cm²,电解时间为180 min,初始硝酸盐浓度为50 mg/L时,系统中添加的NaCl的最适浓度为1.0 g/L。在该系统中,硝酸盐在电解180 min后浓度降至8.15 mg/L,且反应结束后未检测出氨氮和亚硝酸盐氮等副产物。采用TiO₂纳米电极强化的电化学系统是一种有效的去除地下水中硝酸盐的方法。