电化学消毒由于高环境相容性，价格低廉、操作简单，杀菌广谱，可同时去除水中溶解性重金属、有机物和其他有害物质并且具备一定持续杀菌能力而作为传统消毒工艺的一种最有利替代形式而受到广泛讨论。使用空气扩散电极作为电化学体系阴极通过电解作用产生过氧化氢消毒是电化学消毒的一种形式，该体系主要杀菌因子为阴极产生过氧化氢等氧活性物质的间接氧化作用。空气扩散电极中电极催化剂材料对电极性能有重要影响，多壁碳纳米管由于其特殊结构而具备优良的电化学性能，本课题通过加入多壁碳纳米管作为催化剂制备空气扩散电极，提高电化学体系产过氧化氢性能和消毒效果。电化学分析结果表明与普通碳黑电极相比，碳纳米管对催化氧发生二电子还原具有较高的活性，制备电极在间歇运行360h过程中性能较为稳定。实验选取无氯介质磷酸盐缓冲溶液为电解质优化了体系产过氧化氢外部操作条件条件，得到最佳操作条件为：电流密度15mA/cm2，电解质浓度50mmol/L，pH值为中性。以人工配制大肠杆菌悬浊液为进水研究了碳纳米管空气扩散电极电化学体系的消毒效果。实验结果表明，在电流密度为15mA/cm2，电解介质浓度为50mmol/L，初始pH值为7的条件下电解10min后，杀菌效率达到99.9%以上，大肠杆菌数量减少了约3.08log，显示出良好的杀菌效果。从AFM图像可以观察到电解过程对大肠杆菌细胞的破坏作用：内部塌陷，最后完全溶解。流式细胞分析结果显示对电解15min后，坏死细胞占总数的70%以上，存活细胞仅占8%左右，说明大肠杆菌悬浊液经由电化学体系处理后基本均为不可逆损伤，在适宜环境中不会出现复活现象。电化学体系在消毒结束后由于溶液中仍保持一定浓度的过氧化氢而具备持续抑菌能力，实验结果表明在电解结束后10h内大肠杆菌总数减少一倍log左右。实验同时考察了电流密度，进水pH值、COD浓度和氯离子浓度等几个重要因素对消毒效果的影响，结果表明：杀菌效率随电流密度增加而增大；偏碱性环境中杀菌效率略低于酸性及中性环境；当进水COD浓度在低于60mg/L范围内时，几乎对消毒效果没有影响；当进水COD浓度大于80mg/L时，体系电解时产生的氧化性物质部分会参与到氧化溶解性COD的反应中，影响消毒效果；当电流密度较低时，氯离子浓度对杀菌效率影响较为显著，杀菌效率随进水氯离子浓度增加而增加；在高电流密度条件下，阳极同时发生析氧反应，氯离子浓度对杀菌效率影响变小。最后以城市生活污水处理厂二沉池出水为进水考察该电化学体系实际应用能力，在运行30min后，总菌和大肠菌群数量均下降99%以上，得到了良好的效果。