随着工业化的快速发展,重金属废水的不达标排放使得水体污染愈发严重,成为世界性的环境问题。电容去离子技术是以双电层电容理论为研究基础的一种新型水处理技术,相比传统重金属废水处理方法,它的优点在于不会造成二次污染、具有较低的能耗及维护成本等。目前,该技术在海水淡化以及高含盐废水的脱盐上已经得到广泛的应用,但对重金属的去除及机理研究相对较少,因此进一步深入研究该技术去除重金属离子的机理和影响因素具有重要的理论和现实意义。采用高真空磁控溅射技术制备纳米钛渗碳电极Ti-Gr,以Ti O₂纳米管阵列作基底,在其表面原位生成石墨烯,并利用传统涂覆法制备石墨烯电极Gr,对比两种电极的形貌结构与电化学性能。研究表明:Gr电极在粘结剂的作用下互相堆叠,不利于离子的进入和吸附,而Ti-Gr电极孔隙结构更发达,表面含有大量孔结构,孔径约为60 nm。此外,Ti-Gr电极电容量为109.58 F/g,约为Gr电极电容量的3.2倍。以含Cd（II）和Cr（VI）废水为处理对象,利用Ti-Gr电极材料构建CDI装置,分析电容去离子过程的影响因素和机理。结果表明,Cd（II）去除的最佳运行工艺参数为:工作电压1.5 V,进水流速10 m L/min,电极间距4 mm;Cr（VI）去除的最佳运行工艺参数为:工作电压1.2 V,进水流速15 m L/min,电极间距4 mm。施加3对电极时,Ti-Gr电极对Cd（II）和Cr（VI）去除率分别为95.36%、91.59%。Ti-Gr电极对Cd（II）和Cr（VI）的去除过程都符合准一级动力学模型和Langmuir等温线模型,拟合回归系数R²均大于0.99,表明去除速率都与浓度呈线性关系,且都为单离子层吸附。