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水中难降解有机污染物的有效去除是环境领域研究的热点,并且能源短缺问题促使清洁的工程技术研发成为紧迫的课题。本文构建新型三维电极微生物燃料电池（MFC）,通过对氧还原阴极的研究将MFC从产电装置转变为生产过氧化氢的反应器,并引入微生物电解电池的概念,达到增加过氧化氢产量的目的;并在此基础上,通过外加或负载铁离子的方式构建三维电极MFC-Fenton系统,处理水中对硝基苯酚（PNP）污染,实现阳极室和阴极室同步处理有机废水。主要研究内容和结果如下:制备碳-PTFE颗粒电极用于MFC阴极生产过氧化氢,实验证明其是有效的阳极有机物降解和阴极过氧化氢制备的系统。石墨-PTFE颗粒电极MFC（MFC-GPEs）在过氧化氢制备性能上有很好的表现,但产电性能较差。MFC-GPEs在相对较高的电流密度下运行24 h后,过氧化氢浓度达到196.50mg·L-1,COD去除率为84%。在MFC-GPEs外加电压,对其阳极COD去除性能和阴极过氧化氢产量提高具有积极的影响。但是,过高的电压将引起阴极副反应产生氢气降低过氧化氢的产量。综合考虑过氧化氢产量,MFC电流效率和阳极COD去除率,最佳外加电压是0.4 V。此时,MFC在外电阻10Ω下运行8 h,以2.12 kg·m-3·day-1的生产速率生产过氧化氢705.6 mg·L-1。生产1 kg过氧化氢输入的能量为0.659 kWh。在MFC-GPEs阴极外加亚铁离子构建MFC-Fenton系统,由于PNP被吸附在颗粒电极的表面增加了其反应机会从而提高了PNP去除效率。较低的阴极液初始pH值,中等的亚铁离子投加量以及较小的外电阻更有利于该系统降解水中PNP。当系统在初始PNP浓度50 mg·L-1,亚铁离子投加量0.025 mol·L-1,pH为3和外电阻为20Ω的最佳参数下运行8 h,PNP降解率达到了95.7%。系统运行9个周期,其PNP降解率均可稳定在90%并能够持续输出电能。在GPEs表面负载铁氧化物制备复合电极（FO/GPEs）,使用复合电极的MFC系统具有较佳的产电性能、原位电化学制备H2O2能力和催化Fenton反应能力,且表现出中性条件下运行的可行性。在中性条件下,PNP降解率（8 h）和TOC去除率（64 h）均达到85%左右。该系统的降解机理是典型Haber–Weiss机理和表面异相催化反应的结合。