广泛存在于自然水体和工业废水中的铬和砷具有致癌性、剧毒性以及强迁移性,因此二者被列为优先控制污染物。尽管一些传统和新型技术可用于含Cr(Ⅵ)/p-ASA水体的处理,但是这些技术还有待升级改进,且反应机理尚需进一步完善。鉴于此,我们开发了由铁阳极和活性炭/PTFE空气阴极构建的四电子氧还原反应铁-空气原电池(IAFC)系统,利用该体系的还原能力去除Cr(Ⅵ),同时对该体系的产能性能进行评估。在该反应体系中,阴极直接还原辅助Fe(Ⅱ)还原有助于加速Cr(Ⅵ)的还原与固定。结果表明,将溶液p H从6.0降低到3.0可以促进Cr(Ⅵ)的去除,其原因是Fe(Ⅱ)离子的产率提高和阴极直接还原能力的提升,并伴随着功率密度从1040 m W m-2升高到2880 m W m-2。此外,将Na2SO4浓度从0.01 M提高到0.1 M也可以促进Cr(Ⅵ)的去除和发电。在IAFC过程中,Cr(Ⅵ)的去除主要是通过溶解的Fe(Ⅱ)离子的均相还原,在沉淀剂中被吸附或结构化Fe(Ⅱ)的异相还原以及阴极的异相还原而进行的。随后,Cr(Ⅲ)与Fe(Ⅲ)氢氧化物固体的静电吸附和/或共沉淀促进了IAFC系统中溶液中Cr的去除。此外,在IAFC系统中,磷酸根离子和硅酸根离子的存在对Fe(total)浓度和Cr(Ⅵ)去除的影响微不足道,这表明IAFC系统可以有效地实现对某些复杂废水中Cr(Ⅵ)的明显去除。此外,本论文还构建了由铁阳极和炭黑/PTFE空气阴极组成的二电子氧还原反应IAFC系统,该系统是电芬顿与电凝聚耦合,并用于对氨基苯磺酸(p-ASA)的氧化固定脱除。实验表明,用于p-ASA的最佳p H为4.0,并且由于p-ASA-和带正电的铁沉淀剂之间的较强静电吸引作用,因此在15 min内可以去除大约95%的p-ASA。在IAFC体系内,铁沉淀剂的吸附和芬顿氧化对去除p-ASA的贡献几乎是相等的,在溶液中无机砷的残留浓度低于10μg L-1。值得注意的是,动力学研究表明IAFC工艺的p-ASA去除率优于单纯的芬顿或电凝法。此外,与氯离子和硝酸盐离子相比,磷酸盐离子的存在通过与砷离子竞争铁沉淀剂表面的吸附位点,更大程度地抑制了砷的去除。总之,本论文由活性炭/PTFE或炭黑/PTFE复合阴极与铁阳极一起构建了铁-空气原电池系统,组成四电子或二电子体系的原电池电絮凝反应体系。利用其氧化还原能力和絮凝效果实现了对水体典型污染物Cr(Ⅵ)/p-ASA的处理。该体系在处理污染物的同时还可输出电能,解决了传统电絮凝技术耗能大、且用途单一等局限性。本论文构建的IAFC体系可在偏远地区且电力难以供应的环境下使用,具有一定的参考价值。