在废水脱氮研究中,硝酸盐因易溶于水而去除难度大,浓度低时,采用生物硝化-反硝化的工艺需外加碳源导致成本增加,浓度高时,采用化学还原的方法,化学污泥产量大,容易造成二次污染。常规电化学工艺,极板腐蚀严重,脱氮产物中间产物组分居多,总氮去除率低。本课题采用表面改性的Ti/RuSn电极,通过阳极氧化作用使中间产物的持续转化,制备粒子电极并和自主设计的电极反应器组成三维电催化系统进一步促进了中间产物的转化,并以硝酸钾为污染物展开研究。筛选出对硝酸盐具有高电还原性能的铁阴极,并与筛选出的表面改性钛基Ti/RuSn阳极组成二维电催化系统,通过Cl-在阳极氧化生成的活性氯这一过程,强化了中间产物氨氮的去除。在120 m L电解槽中,以铁为阴极时,在恒电压20 V、电解时间2.5 h、NaCl浓度为833 mg/L的静态运行条件下,不同阳极（Ti/RuSn阳极、铁阳极、铝阳极、钛阳极）对硝酸盐的去除率分别为:96.07%、95.46%、94.75%、45.38%,Ti/RuSn阳极-Fe阴极组合对总氮去除率最高,为69.08%,而其他电极组合总氮去除率低且产物主要为氨氮,并且该电极组合具有最低的电解污泥质量,为22.3 mg/L。Ti/RuSn阳极SEM表征和表面元素分析证明了极板表面具有褶皱和凹陷,反应面积大,并且经过使用表面形貌和表面元素含量变化不大,具有良好的稳定性。在120 m L电解槽中构建了三维电催化系统并进行了单因素分析。为了降低能耗,实验采用恒电压10 V,静态电解2.5 h,在硝态氮初始浓度300mg/L、NaCl浓度833 mg/L、粒子电极添加量41.52 g/L的实验条件下,NO3--N和TN的去除率最大,分别为75.92%和70.08%,三维电催化系统相比于二维电催化系统在更低电压条件下实现了更高的总氮去除率,粒子电极的加入进一步促进了中间产物的转化,同时验证了粒子电极对低浓度（30 mg/L）硝态氮废水和实际废水的适用性。在有效容积2.6 L的反应器中构建了三维电催化系统并进行了单因素分析。重新探究了粒子电极投加量的影响,水力停留时间为1.5 h、粒子电极投加量9.62g/L、p H为6.98时,NO3--N和TN去除率分别为:91.05%和76.85%,比相同条件下的二维电催化系统NO3--N和TN去除率分别提高了24.30%和19.91%,反应结果也表明粒子电极进一步强化了中间产物的转化,产物主要是氮气。对粒子电极进行了表征,并对三维电催化系统进行了性能和机理探究。SEM表征显示,催化剂的负载使塑料电极表面带有褶皱和凹陷,使用过后催化剂小部分脱离。XRD表明催化剂是石墨烯负载Pd、Sn、Ru组成的双金属Pd-Sn催化剂、Ru-Sn催化剂和Pd的氧化物,且使用前后催化剂晶型结构变化不大,粒子电极循环使用6次后对硝态氮的去除率仍达到85.01%。并验证了该系统对实际废水具有良好的适用性。动力学分析表明硝酸盐的降解过程符合二级反应动力学规律。最优条件下计算得到动态运行条件下三维电催化系统降解硝态氮的能耗为0.062k Wh·g-1。反应过程中氢自由基（H·）和氯离子的存在发挥了重要作用。