高频超脉冲三维半导体电极水处理技术含阻垢防垢、气浮、絮凝、吸附、杀菌、氧化、还原多种作用机理，利用了电流效应、高频超脉冲效应、感应电磁场效应、半导体晶格效应，提高了处理效率，大幅度降低能耗。主要机理阐述为：

1、对活性炭进行酸碱改性处理，除去了活性炭中的酸碱可溶性物质，增大了活性炭的比表面积，改善了活性炭的吸附活性，提高了其在污水处理过程中的吸附能力和吸附速率，同时改性活性炭作为粒子电极时，其阳极面积相应增大，氧化能力增强，提高了粒子电极对吸附在其表面的难降解有机物的降解能力。2、烧结Al2O3-TiC复合电极，具有很强的硬度，与活性炭配合使用，弥补了活性炭松软易碎的不足，同时，由于晶格活性强，在高频超脉冲电流时，能瞬间将与其界面接触的H2O激发成H·和·OH，H·变成H2微泡有气浮作用，·OH具强氧化性对有机物产生作用。3、采用负载金属改性，培烧环境下，其表面吸附的铈盐、锑盐、锰盐和锡盐分解生成相应的氧化物，并与载体牢固结合在一起，在反应过程中基本无溶出，消除了催化剂流失和处理效果下降等现象。采用过渡金属改性的活性炭、γ-Al2O3，可以发挥金属氧化物的协同作用，充分利用电能和强氧化性的羟基自由基，更有效地氧化分解有机污染物。半导体理论解释载Mn/Sn/Sb的γ-Al2O3半导体电极的电催化特性：无论是锰氧化物还是锡氧化物以及它们的复合氧化物都具有半导性，其导电性介于金属和绝缘体之间，能加速电子转移的反应．当它们被填充于主电极之间时。会受到静电感应而使具有半导体性质的粒子电极两端产生电势差，使两侧呈现正负极，使每个颗粒与周围的水都形成一微电解池，产生·OH氧化水中有机物。Mn和Sn的复合组分粒子电极催化性能更好，因为SnO2的定域态能级高于O2/H202电极电位，SnO2的定域态能级激发电子能够直接传递给表面吸附O2，在固液界面发生O2(g) 2H 2e→H2O2 ；H2O2 e→OH ·OH ；且在有O2条件下在SnO2上能生成强氧化性的活性物种·O和·O，它们不仅停留在粒子表面，而且有向晶格内层扩散的倾向。MnO2和SnO2的晶格常数相近，两者掺杂后易形成固熔体，增加了粒子电极的活性中心和空穴位，为晶格氧提供了较大的活动空间，提高了催化剂中晶格氧的活动与传输能力，有利于O2在粒子电极上转变为·O、·O和·HO ，多种活性物种·OH，·O、·O和·HO2的存在，加快有机物的反应速率。从半导体理论解释载CeO2/Sb2O5半导体活性炭电极的电催化特性： CeO2为萤石型非化学计量物质，是典型的缺氧氧化物，高速分散形成的溶胶被吸附后焙烧，能形成CeO2纳米膜，而纳米颗粒的晶面、晶棱、晶角上存在大量晶格缺陷及悬空键，CeO2与Sb2O5掺杂后，提高了正电极的导电能力，在阳极电动势辅助作用下，萤石型CeO2纳米膜中的晶格缺陷极易扩散和转移，使得CeO2纳米膜或纳米颗粒有很高的活性，易于吸附带自由基的活性氧种。自由基或活性氧种直接氧化吸附表面上的有机物，或CeO2晶格氧氧化有机物，而表面的活性氧种补充晶格氧达到再生效果；降解有机物中间产物与催化剂生成了某种形式的配合物，使反应活化能大幅下降导致其降解速度加快。