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氯代酚类化合物（CPs）被广泛应用于化工、焦化、炸药、印染和农药生产等行业,在其生产、使用和废弃过程中,会通过废水排放、大气沉降、垃圾渗滤液和固体废弃物处置等途径直接或间接进入环境。由于它们的化学性质稳定,难以被微生物降解,还可通过食物链传递在生物体内富集积累,严重威胁生态环境安全和人体健康。目前,废水中CPs的处理方法主要有吸附、微生物降解、光催化降解、臭氧氧化和零价铁还原等。但是,这些方法存在能耗高、效率低或引起二次污染等问题。因此,发展经济、高效和环境友好的CPs去除技术显得尤其重要。电化学法包括电化学氧化和电化学还原,具有高效、低耗和操作简便等特点,被广泛应用于有机废水的处理研究。电化学还原可实现CPs的有效脱氯,但不能断裂和彻底降解苯环;电化学氧化难以脱去苯环上的氯原子,还会生成一系列比母体化合物毒性更强的氯代产物。为了有效去除CPs,并避免产生氯代中间产物,本研究制备Pd-MWCNTs-泡沫镍多功能电极,构建基于阴极的电催化加氢脱氯和电-Fenton氧化系统;电极先对2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）进行电催化加氢脱氯,使其转化为苯酚,再改变操作条件,通过电-Fenton氧化实现对中间产物的有效矿化;通过监测降解产物、TOC和Cl-的浓度变化,探讨2,4-DCP的电催化降解途径,获得如下主要结果:1.采用浸渍-干燥-电沉积法制备电极。在MWCNTs负载量为0.7 mg·cm-2、Pd负载量为0.01 mmol·cm-2时,用制备的Pd-MWCNTs-泡沫镍电极降解90 min,50mg·L-1的2,4-DCP的去除效率达到99.47%。扫描电镜分析发现,MWCNTs完全覆盖在泡沫镍表面,并形成绒毛状结构,增大了电极的比表面积;电沉积后Pd纳米粒子以高度分散的状态均匀沉积在MWCNTs-泡沫镍表面。能量色散谱分析证实,Pd以较低的含量（4.39%）负载在电极上。X-射线衍射分析发现,电极表面的Pd主要以单质形式存在。循环伏安分析显示,Pd能催化吸附态氢原子(Hads)的产生,MWCNTs与Pd相互作用增强了电极产生Hads的能力;在-0.5 V附近出现一个较强的氧化峰,有利于O2在电极表面发生还原反应,并产生H2O2。2.优化了电催化还原2,4-DCP的实验条件。2,4-DCP的去除效率随支持电解质Na2SO4溶液浓度的增加而增大,在Na2SO4浓度为0.05 mol·L-1时,去除效率达到99.24%。兼顾电极的稳定性和2,4-DCP的去除效率,初始p H为7时电极对2,4-DCP的去除率达到99.23%。在工作电压为-0.8～-1.2 V范围内,随着电压的升高,2,4-DCP的去除率呈现先增加后降低的趋势;当电压为-1.0 V时2,4-DCP的去除效率达到99.27%。获得电催化加氢脱氯的最佳条件:Na2SO4浓度为0.05 mol·L-1、初始溶液p H为7和工作电压为-1.0 V。在最佳的电催化加氢脱氯条件下,Pd-MWCNTs-泡沫镍电极降解50 mg·L-1的2,4-DCP 90 min,去除效率达到99.74%,苯酚的转化率达到97.67%。该过程符合一级反应动力学方程,速率常数为0.0667 min-1。电极重复使用5次,仍表现出较高的电催化脱氯活性与稳定性。高效液相色谱分析监测2,4-DCP及其脱氯产物发现,大部分2,4-DCP可在电极表面直接脱去2个Cl原子转化为苯酚;少量2,4-DCP先脱去1个Cl原子转化为4-氯苯酚和2-氯苯酚,再脱去1个Cl原子形成苯酚。活性基猝灭实验证实,Hads是2,4-DCP加氢脱氯过程中的主要还原剂。3.优化了电催化氧化苯酚的实验条件。酸性条件有利于苯酚的电-Fenton氧化,在反应液初始p H为5.0时,其去除率为90.24%;苯酚的去除率随曝气速率的增加而升高,在曝气速率为0.2 L·min-1时,去除率达到90.27%;当Fe SO4溶液的浓度为8 mmol·L-1时,苯酚的去除率为93.90%。以-1.2 V为工作电压,可以加快苯酚的降解速度。获得电-Fenton氧化苯酚的最佳条件:反应液初始p H为5.0、曝气速率为0.2 L·min-1、Fe SO4溶液浓度为8 mmol·L-1和工作电压为-1.2 V。在最佳的电-Fenton氧化条件下,降解28.86 mg·L-1的苯酚90 min,去除率达到96.76%,一级反应动力学速率常数为0.0367 min-1。电极重复使用5次,对苯酚仍有94.54%的降解率。自由基捕获实验证明,羟基自由基（·OH）为苯酚在电-Fenton氧化过程中的活性物质。4.在最优的电催化还原和氧化条件下,用Pd-MWCNTs-泡沫镍电极对50mg·L-1的2,4-DCP进行电催化降解。在电催化加氢脱氯90 min后,2,4-DCP的去除率达到99.74%,苯酚的转化率为97.46%;再进行电-Fenton氧化90 min,苯酚的去除率达到97.07%。在电催化还原过程中,反应液的TOC浓度基本不变;Cl-发生积累,浓度达到21.73 mg·L-1。在电-Fenton氧化过程中,TOC浓度迅速下降,反应90 min时TOC去除率达到61.44%;Cl-浓度基本保持恒定。在·OH的氧化作用下,苯酚被转化为对苯二酚、对苯二醌、顺丁烯二酸、丙二酸和乙二酸等中间产物,最终矿化为CO2和H2O。