生化尾水存在总氮（TN）超标排放问题。该部分的总氮有氨氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）和亚硝态氮（NO₂^--N）等。电化学技术可以通过阳极氧化和阴极还原,实现NH₄⁺-N、NO₃^--N和NO₂^--N的同步去除。相对于阳极（如Ti/PbO₂电极）能有效去除氨氮,阴极对硝态氮的去除存在诸多问题,电极材料和反应动力学仍需深入分析。稳态极化曲线显示,Ti、Fe和石墨三种阴极的析氢电位分别为-1.25 V、-1.30V和-1.50 V。线性扫描伏安曲线显示,Ti、Fe和石墨三种阴极还原NO₃^--N的工作电位分别为-1.13 V、-1.03 V和-1.14 V。恒电位电解实验结果表明,当阴极电位在-1.26 V时,Ti、Fe和石墨三种阴极均能有效去除NO₃^--N,去除效率顺序为:Fe>Ti>石墨,产物N₂的选择性顺序为:石墨>Ti>Fe。塔菲尔曲线显示,Ti、Fe和石墨三种阴极的耐腐蚀性顺序为:Ti>石墨>Fe。综合分析,Ti阴极适用于实际应用。采用装配有Ti阴极和Ti/PbO₂阳极的隔膜反应器,通过1stOpt软件计算各反应的表观速率常数,系统地分析了NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N和N₂之间转化的电化学反应动力学。NO₃^--N还原为NO₂^--N、NO₂^--N还原为N₂的表观速率常数分别为2.46×10^-2 min^-1、4.03×10^-2 min^-1,NO₂^--N是不太稳定的中间产物,除了很容易被氧化为NO₃^--N外,还易被还原为NH₄⁺-N(表观速率常数分别为3.66×10^-2 min^-1和5.40×10^-2 min^-1)。NH₄⁺-N转化为N₂和NO₃^--N的表观速率常数分别为5.12×10^-2 min^-1和8.74×10^-4 min^-1。因此,NO₃^--N和NH₄⁺-N通过电化学去除、转化为N₂的过程,需要对各自的副反应进行有效控制和消除。基于上述电化学反应动力学结果,实验使用了无隔膜的单室电化学反应器,考察了占空比、脉冲频率和电流密度等脉冲电源参数对模拟废水中氮脱除效果的影响。实验结果显示,模拟废水TN初始浓度为105 mg/L（60 mg/L NH₄⁺-N+30mg/L NO₃^--N+15 mg/L NO₂^--N）,电解质为0.1 M NaSO₄和1500 mg/L NaCl,控制最佳脉冲电源参数为占空比50%、脉冲频率0.5 kHz和电流密度10 mA/cm²时,TN去除率为84%,其中NH₄⁺-N和NO₂^--N被完全去除,NO₃^--N的去除率为47%。模拟废水中氯离子的存在促进了NH₄⁺-N和TN的去除。进一步地,实验使用了无隔膜的单室电化学反应器和带循环的双室电化学反应器处理模拟废水。结果表明,相同的脉冲电源参数和电解质环境下,无隔膜的单室反应器中,TN的去除率为84%,其表观速率常数为1.87×10^-2 min^-1,其中NH₄⁺-N和NO₂^--N被完全去除,NO₃^--N的去除率为47%,能耗为0.13 kWh/g-N。在带循环的双室反应器中,TN的去除率为87%,其表观速率常数为1.88×10^-2min^-1,其中NH₄⁺-N和NO₂^--N被完全去除,NO₃^--N的去除率为55%,能耗为2.31kWh/g-N。最后,实验采用无隔膜的单室电化学反应器对实际制药废水生化尾水进行电化学处理。实际生化尾水中的初始COD浓度为340 mg/L、TN浓度为106 mg/L、NH₄⁺-N浓度为93 mg/L。采用上述优化的脉冲电源参数,电解140 min后,COD、TN、NH₄⁺-N的去除率分别为78%、77%、90%,各项污染物指标达到排放标准。能耗为0.25 kWh/g-N。