高浓度难降解工业废水的高效处理是世界水处理领域所面临的巨大挑战。针对传统水处理技术效率低和能耗高等不足,本文提出以具有良好导电性的微孔炭膜及钛膜为基膜,采用溶胶凝胶法或者水热法负载金属氧化物催化剂（Mn O₂和Ti O₂）构筑三维电催化膜电极及电催化膜反应器（ECMR）,并通过催化剂形貌调控及反应-分离协同作用机制研究,为难降解工业废水高效处理提供新思路。（1）以煤基炭膜为基膜,采用溶胶凝胶法或者水热法,制备出纳米颗粒、纳米线、纳米片三种不同维度的膜电极:零维Mn O₂ NPs/C、一维Mn O₂ NWs/C和二维Mn O₂ NSs/C。结果表明,形貌影响催化活性,一维Mn O₂ NWs/C电极表现出高比表面积(86.9 m² g^-1)和电化学活性面积（5.0 cm²）,电化学活性最优。（2）一维Mn O₂ NWs/C膜电极作为阳极,构建ECMR催化氧化As（III）,通过ECMR工艺参数（电流密度、停留时间、浓度和p H）优化,As（III）氧化率达到96.0%,且表示出良好的稳定性。通过ESR和电化学测试发现·OH促进了其氧化成As（V）。同时,采用商业纳滤膜对ECMR的透过液进行纳滤（NF）截留,发现经过ECMR和NF组合工艺处理高达2000μg L^-1 As（III）废水,处理后的As浓度可以降至10μg L^-1以下,达到世界卫生组织饮用水的排放标准。（3）以平板多孔Ti膜为钛源和基膜,在不引入其他外加钛源的情况下,通过水热法,制备三种不同形貌负载Ti基电催化膜电极,包括零维的Ti O₂纳米颗粒负载膜电极、一维Ti O₂纳米线负载膜电极及二维Ti O₂纳米片负载膜电极。结果表明,一维Ti O₂ NWs/Ti电极表现出高比表面积(94.5 m² g^-1)和电化学活性面积（2.4 cm²）,并构建电催化膜反应器催化降解抗生素废水,通过ECMR工艺参数优化,在最优催化条件下,催化降解抗生素盐酸四环素废水,盐酸四环素去除率为99.6%和TOC去除率为90.6%。同时,ECMR对其他抗生素废水具有良好的普适性。