三维电化学反应器(3DER)是一种新型的电化学废水处理技术,通过在传统二维电解槽中填充导电粒子,在外加电场的作用下,粒子会被极化形成无数微电极,从而大幅提高反应器的电流效率和处理效果。粒子的极化与反应器对污染物的处理效果密切相关,然而目前针对粒子极化过程的研究非常有限。本论文构建了一套微电极电位测试装置,用于测定3DER中活性炭粒子电极的极化电位;探究了不同反应条件(槽电压、电解质浓度、电解液初始pH值)对粒子电极极化(粒子电位、溶液电位、电极反应推动力、粒子感应电位)的影响;以酸性橙7(AO7)及罗丹明B(RhB)染料废水为目标污染物,采用统计学方法分析反应条件、粒子极化与反应器脱色率之间的相关性,研究的主要成果如下:(1)微电极电位测试装置的构建是本论文的创新点所在,本文选取铂丝为粒子电位探针材料,用甘汞电极、鲁金毛细管、琼脂盐桥溶液等材料制备溶液电位探头,并通过连接万用表、铁架台等仪器建立了3DER电极电位的测试体系。试验表明,该装置能够稳定地测定粒子电极电位数据,为3DER粒子极化的研究提供帮助。(2)本文电位测试表明:同一粒子上,电势虽处处相等,但液相中各处电势不同,导致粒子上不同点电极反应推动力也不同;改变试验操作条件,发现:槽电压显著地影响到粒子的电极反应推动力,进而影响到粒子极化效应,而电解质浓度和电解液初始pH值对电极反应推动力影响不显著;在本论文的实验条件下,当槽电压达到4 V时,3DER中粒子的电极反应推动力以及脱色率有显著的提升,这是因为当槽电压达到4 V时,反应器中的粒子电极被有效极化;粒子感应电位测定进一步证明,粒子电极在4 V槽电压下被有效极化。(3)粒子的电极反应推动力与AO7脱色率显著相关,相关系数达0.9(95%置信水平);将规整型粒子电极体系与乱堆型粒子电极分别进行两种染料的降解试验,发现:前一体系脱色率较后者分别提高了9.5%(AO7,填充10 g粒子电极)和15.8%(RhB,填充13 g粒子电极),且从电位角度分析可以得到:规整型体系粒子极化效应优于乱堆型粒子电极体系。本论文建立了测定3DER中粒子电极电位的微探针系统,探究了粒子电极极化特性以及与污染物降解的相关性,研究结果有助于深入理解3DER中粒子电极的极化机理,为3DER反应条件的优化提供理论参考。