水是一切生命赖以生存的物质,但随着工业的快速发展,不仅各类有机废水的年排放总量快速增长,而且含有难降解有机污染物的废水日益增多。本研究的目的是高效去除难降解有机污染物,围绕三维电催化氧化技术,以开发了一套适应性广的三维体系为研究目标,以制备高效、稳定的填充颗粒电极为主要内容,研发了与之适应的三维反应器,揭示其电催化氧化机理,结果表明三维体系对难降解废水的处理效果优良并实现了连续稳定运行。传统的三维电催化氧化体系认为污染物的高效去除依靠H2O在复极性颗粒电极阳极侧被氧化为·OH,因此本论文选择析氧电位高、导电性能好和机械性能强的Ti4O7为颗粒电极。考察了电流密度、电解质浓度、电极间距、添加玻璃球量对填充Ti4O7颗粒的三维体系降解苯酚的影响,在最佳实验条件下,反应120min后苯酚和COD的去除率分别为84%和48%,能耗为0.762 kWh g-1 COD。此外,选择产H2O2性能极佳的炭黑颗粒为填料探究复极性颗粒阴极侧降解污染物机理,在最佳0.2 mM Fe2+添加量,10 mA cm-2电流密度下填充炭黑颗粒的三维电芬顿体系反应75 min后苯酚去除率为99%,120 min后COD降解效率为76%,能耗为0.082 kWh g-1 COD。结果表明,填充颗粒的三维体系对苯酚的去除具有明显优势,然而依靠复极性颗粒阳极侧矿化污染物所需能耗巨大,且降解效果不佳,依靠复极性颗粒阴极侧的三维电芬顿体系矿化污染物所需能耗低,降解效率高。利用三维电芬顿体系的优势,本文通过一步热解工艺使用金属-树脂前驱体制备出具有双功能的铁-铜-炭黑（Fe-Cu-C）颗粒,并用作颗粒电极填充在三维电催化反应器中降解对硝基苯酚（p-NP）。通过SEM、BET、XRD和XPS等材料表征,LSV、CV及EIS等电化学分析,表明Fe-Cu-C颗粒电极具有丰富的孔道结构和较高的电催化活性。在电场作用下Fe-Cu-C颗粒被极化,阳极到阴极的流三维电催化反应器创造了一个局部酸性区域,这促进了O2通过2电子还原生成H2O2同时催化H2O2为·OH的异相芬顿反应。因此,三维电芬顿体系连续运行6h,p-NP的平均去除效率为88%,平均COD去除效率超过76%,且降解效果稳定。值得注意的是,阳极到阴极流三维电芬顿体系具有明显的抗结垢能力,可以抵抗由硬度离子引起的颗粒电极失活,并且在溶液pH=4.0～10.0范围内具有优异的处理效果,能耗约为0.089 kWh g-1 COD。总体而言,本论文的三维电芬顿体系通过耦合pH自调节的三维电催化反应器和双功能Fe-Cu-C颗粒电极,实现了·OH的连续生成,用于复杂废水的高效净化。