地下水的硝酸盐污染日趋严重，尤其是在广大农村地区以及城市近郊区问题更加严重。长期饮用硝酸盐含量超标的地下水，会影响人体健康引发疾病，严重的甚至会导致癌症。因此，必须采取有效的方法对地下水中的硝酸盐进行处理使其达到饮用水水质标准的要求。在众多的去除硝酸盐的方法中，电化学方法因其反应设备简单、操作简便易控，无剩余污泥产生及投资成本低等优势而被人们所关注。然而，目前电化学方法存在对硝酸盐的去除效率低、大量副产物生成、电极的表面活性差以及使用寿命短等问题，使电化学方法的实用化受到了制约，限制了其在实际工程中的应用。　　针对目前电化学方法对硝酸盐去除效率低的关键问题，研究了制约硝酸盐去除效率的主要因素。由于电极在电化学方法中起着重要的作用，电极材料及其微观结构又在电极去除效果中起着关键的作用，因此选择适合的材料进行电极开发，可解决电化学方法去除硝酸盐效率低的问题。本研究以价廉易得的金属Ti板作为制作电极的优选材料，利用阳极氧化法制备Ti纳米电极，结合电镀法使用活性较高的金属Pd离子、Cu离子、Zn离子作为活性介质对Ti纳米基底进行修饰改性，成功开发Pd-TiO2、Cu-TiO2、Cu-Pd-TiO2、Cu-Zn-TiO2四种新型高效多金属纳米电极，建立多金属纳米电极的开发方法。以典型的地下水中硝酸盐为研究对象，建立以4种多金属纳米电极分别为阴极，Pt电极为阳极的电化学反应系统，用于电化学法去除硝酸盐，结果表明4种多金属纳米电极均可有效去除硝酸盐，其对地下水中硝酸盐的去除效率相比与普通Ti电极提高了2-4倍，其中Cu-Zn-TiO2多金属纳米电极的去除率达到97.5％，极大提高了对硝酸盐的去除效率。　　针对电极适用条件的问题，分别采用Pd-TiO2、Cu-TiO2、Cu-Pd-TiO2、Cu-Zn-TiO2多金属纳米电极做阴极，Pt电极做阳极，研究了电流密度、温度、初始浓度、pH值对硝酸盐去除率的影响，研究发现:硝酸盐去除率随电流密度和温度的增加而增加，初始浓度对硝酸盐的去除率影响不大，而pH值对硝酸盐的去除率影响则与电极的类型密切相关，确定了不同多金属纳米电极去除硝酸盐的运行条件，揭示了电极对硝酸盐去除的特性。　　针对目前电化学方法去除硝酸盐时会产生氨和亚硝酸盐等副产物的问题，研究了Pd-TiO2、Cu-TiO2、Cu-Pd-TiO2、Cu-Zn-TiO2多金属纳米电极分别做阴极，IrO2做阳极，在溶液中添加氯化钠对该电化学系统中硝酸盐及其还原副产物的影响，结果发现氯化钠的添加对氨氮等副产物的去除起到了重要的作用。在溶液中添加0.5g/L氯化钠后硝酸盐几乎可以被完全去除，且反应结束后几乎未检出副产物亚硝酸盐和氨氮。实现了阴极还原硝酸盐的同时，阳极氧化去除副产物氨和亚硝酸盐的电化学阴极还原和阳极氧化的协同作用，建立了阳极氧化和阴极还原的耦合作用机制模型，使硝酸盐完全转化为无害的氮气，达到了在单一反应器中无隔膜和无缓冲溶液的条件下，无害化去除硝酸盐的目的。　　利用响应曲面法(RSM)优化研究各种因素对电化学还原去除硝酸盐的影响，采用Box-Behnken(BBD)设计方法，选取电流密度、反应时间、NaCl含量3个主要变量作为影响因素，通过数学方法和统计方法相结合的手段建立模型。建立的模型不仅可有效的用于电化学方法去除硝酸盐的优化，同时提高了对主要影响因素作为参数的有效选择性以及实际应用的可操作性，最大程度的降低了成本。　　通过分析电化学系统中电极的电化学特性，研究反应器在不同工艺条件下的反应性能与污染物去除机理。采用塔菲尔曲线、循环伏安、计时电流等电化学方法，研究了极板表面金属腐蚀速率、电极反应参数以及电极真实表面积，揭示阴极还原硝酸盐的反应机制，为该电化学系统反应器的构建及其在硝酸盐污染地下水处理中的实际应用提供依据。　　本研究开发了4种新型多金属纳米电极，将这4种电极用于无害化去除地下水中硝酸盐的研究，具有较强的实用性，为有效解决我国地下水硝酸盐污染问题提供了重要的理论依据和技术支持。