苯酚废水作为一种危害性最大、污染范围最广的常见难降解有机废水,严重威胁生态环境和人类健康,引起社会各界的广泛关注,逐渐成为水体环境污染治理工作的重点。尽管生物处理工艺应用最为普遍,但其难以对苯酚废水实现有效降解。近年来,高级氧化技术吸引了科研工作者的兴趣,它能够通过羟基自由基（·OH）等强氧化活性物质的原位生成,降解甚至完全矿化绝大部分有机物。然而,单独的高级氧化技术有时无法取得令人满意的结果。基于此,本论文将光催化和电芬顿氧化技术相结合,构建光催化-电芬顿双池氧化体系,对苯酚废水进行处理,以提高降解效能。本实验通过超声浸泡法优化制备Fe@Fe₂O₃/CF电芬顿阴极,工艺参数如下:FeCl₃·6H₂O浓度为3 g/L,超声时间为20 min,NaBH₄浓度为15 g/L,烘干时间为90 min;通过阳极氧化法优化制备TiO₂/Ti光催化阳极,工艺参数如下:H₂SO₄浓度为1.0 mol/L,HF浓度为0.2 mol/L,氧化电压为20 V,氧化时间为2 h,氧化温度为40℃,煅烧温度为500℃。经分析表征可知,所制备的电极均具备良好的催化活性。采用上述制备的Fe@Fe₂O₃/CF复合阴极和纳米TiO₂/Ti复合阳极,构建光催化-电芬顿双池氧化体系,处理苯酚废水。首先,通过单因素实验探究氧化体系受各种因素的影响情况,得到最优运行工艺参数如下:阴极曝气速率为0.4 L/min,施加电流密度为10.0 mA/cm²,阴极池pH为3,阳极池pH为7,电解质Na₂SO₄浓度为0.05 mol/L,阳极紫外光光照强度为500 mW/cm²。在此条件下,经过180min反应时间后,阴极池中总酚和COD的去除率分别为98.7%和85.6%,阳极池中总酚和COD的去除率分别为92.5%和41.2%,说明主要有机污染物大幅度减少,可生化性明显增强,从而水质得到改善。同时,光催化-电芬顿双池氧化体系消耗电能为6.4 kW·h,阴极池和阳极池的电流效率分别为49.3%和10.7%。通过循环实验可知,Fe@Fe₂O₃/CF阴极和纳米TiO₂/Ti阳极可分别重复使用5和7次,且维持对有机污染物的良好降解能力。因此,该氧化体系具有良好的高效、经济和稳定性能。在最佳运行工艺状态下,发现该氧化体系的阴极电芬顿池和阳极光催化池的TOC降解过程均符合一级反应动力学模型,其反应速率常数分别为0.009 min^-1和0.003 min^-1。为深入研究该氧化体系的作用机理,通过捕获实验考察了各类氧化活性物质的影响程度,结果表明,阴极池中氧化活性物质对苯酚降解的贡献程度大小依次为·OH和·O₂^-,阴极池中氧化活性物质对苯酚降解的贡献程度大小依次为·OH、·O₂^-和h⁺。同时,以此研究结果为基础,结合电化学和光化学的相关理论知识,提出了处理难降解有机废水的合理运行途径。根据上述结果,光催化和电芬顿双池氧化系统的高效能力主要归因于强烈的协同作用。一方面,阴极电芬顿吸引阳极表面产生的电子,避免与空穴的复合,增加与有机污染物的接触机会,大幅度提高阳极光催化性能;另一方面,阳极光催化为双池氧化体系提供更多的电子,强化自由基反应,迅速降解甚至完全矿化难处理有机污染物。