随着工业化的快速发展,水体中重金属镉的污染已严重危及社会的可持续发展和人类的身体健康;同时,镉作为资源也广泛用于工业生产中。因此,对含镉废水高效处理的同时回收镉资源是废水处理领域追求的目标。电沉积技术作为一种洁净化的技术用于含镉废水处理时,能够将Cd2+转化为Cd资源进行回收,解决Cd2+永久残留难题。但常规电沉积过程中存在气泡以及传质受限问题,影响了电沉积技术在重金属废水处理领域的应用效能。超重力技术作为一种新型的过程强化技术,在强化离子传质和减轻气泡影响方面具有独特技术优势。基于此,本论文使用课题组前期研制的多级同心圆筒电极-旋转床式的超重力电化学反应装置（MCCE-RB）为电沉积过程营造超重力场,进行超重力强化电沉积处理含镉废水的机制和效能研究。首先,本论文通过研究超重力强化废水中Cd2+的电沉积行为以揭示其过程强化机制。采用循环伏安法考察了各因素对电沉积Cd2+的还原电位及还原峰电流的影响规律;采用线性扫描法、计时电流法和电化学阻抗法,探明了超重力强化废水中Cd2+电沉积的机制。结果表明:Cd2+还原峰电流随着各因素的增加均先增大后减小,与常重力电沉积Cd2+的研究结果相比,超重力可使析氢反应得以抑制、扩散系数提高81.08%以上、极化电位正移4.11%、还原峰电流提高216.26%、溶液电阻和极化电阻分别降低43.59%和43.72%,即超重力在一定程度上可通过抑制析氢反应和强化传质,从而强化废水中Cd2+电沉积过程,利于电沉积过程提效降耗。其次,本论文基于超重力强化电沉积行为结果和强化机制分析,以Ti/Ir O2-Ta2O5为阳极,钛为阴极,进行了超重力强化电沉积处理含镉废水效能研究,系统地考察了超重力因子、电流密度、沉积时间、电解质、废水初始p H值、废水循环流量和废水初始浓度对Cd2+去除效能的影响规律。结果表明:在最佳操作条件下,Cd2+的去除率为99.4%,电流效率为44.8%,相较于常重力电沉积的研究结果,超重力可使Cd2+去除率、电流效率和电沉积物的质量分别提高18.4%、15.7%和34.5%,传质系数提高了10倍以上,槽电压、时间和总能耗分别降低了21.7%、42%和21.2%。效能提高原因是超重力促使气泡脱离了电极表面、抑制了析氢反应、提高了传质系数和强化了Cd2+电沉积反应,促进了含镉废水中Cd2+的去除和Cd资源的回收。最后,本论文使用XRD、SEM、EDS和XPS手段对电沉积物的物相组分和微观形貌进行了分析。结果表明:超重力及常重力获得的电沉积物均为Cd和Cd（OH）2,但超重力的过程强化作用可抑制枝晶状电沉积物形成,促使层片状结构的电沉积物形成,提高了电沉积物的结晶度,从而促进了Cd单质的形成（增加了4.9%）,使得Cd元素的质量百分比提高了19.17%,Cd资源的纯度得以提高。本论文通过超重力减轻含镉废水电沉积过程中的气泡影响和强化其传质过程,揭示了超重力过程强化机制,指导过程获得了良好处理效能和Cd资源回收效果,可为含镉或其它重金属废水的清洁高效处理提供理论依据和技术支撑。