在难降解有机废水的处理技术中，Fenton催化氧化法因具有设备简单、操作容易、条件温和、反应速度快和氧化彻底等特点受到了环境工作者的广泛关注。然而传统的均相Fenton催化氧化法存在着两个难以解决的问题：(1)反应体系要求较低的pH值(一般为2～3左右)，因此，在很多情况下，Fenton催化氧化前后需要调节废水的pH值，消耗大量的酸和碱；(2)反应结束后还需要对大量的含铁污泥进行处理，因为正常情况下亚铁离子的浓度需要大于10 mg/L。为解决上述问题，近10年来，人们开始关注多相Fenton-like催化氧化技术，它能够一定程度解决均相Fenton反应pH值要求低、产生铁泥沉淀等问题，但与均相Fenton相比，这些多相催化剂的活性还不能十分令人满意。目前有多种提高多相Fenton-like催化剂活性的方法正在探索之中，其中通过减少悬浮态催化剂的粒径，以增加催化剂的表面积和活性位点是提高多相Fenton-like催化体系活性的常用手段之一。这些悬浮态反应体系中的超细粉体催化剂虽然比表面积大、活性相对较高，但存在回收麻烦和不能实现连续操作的问题，影响了这项技术的应用前景。尽管许多研究者将多相Fenton-like超细粉体催化剂固定在一些板状或较大颗粒状的载体上可以解决这个问题，但是催化剂的这种固定化使催化剂的比表面积减少，严重阻碍了质量传递的进行，使得催化反应的效率下降。因此，如何解决悬浮态超细粉体Fenton-like催化剂降解污染物的高效率与其分离、连续重复使用的矛盾是这种技术广泛推广应用需要解决的关键科学和技术问题之一。　　 众所周知，膜技术与催化过程的结合是膜技术应用史上革命性的发展。它将反应和分离两个彼此独立的单元过程耦合为一个单元操作，使催化系统摆脱繁杂的反应混合物分离成为可能，它不仅可以打破常规反应器对平衡反应转化率的限制，而且简化了工艺，已成为当今催化学科的前沿，被誉为催化学科未来三大发展方向之一。本文将膜分离和多相Fenton-like催化氧化技术进行耦合，此耦合过程可以解决悬浮态超细粉体Fenton-like催化剂无需沉淀分离而连续重复使用的问题，同时能够提高多相Fenton-like催化氧化降解污染物的效率。具体研究工作和成果如下：　　 (1)构建了基于分子筛载铁(FeY)的膜分离/多相Fenton-like催化氧化耦合系统(MHF)，研究了FeY的催化活性、MHF反应器的水动力学特性、膜截留效率、膜通量、膜污染特征以及对模拟污染物酸性橙Ⅱ(AOⅡ)的动态降解效率等。研究结果表明，表面孔径为1μm的纤维膜MHF反应器接近于全混流反应器，它对FeY具有很高的截留分离效率。在催化剂浓度从0.25 g/L到6 g/L范围内，测得出水浊度均小于0.1NTU，出水催化剂浓度几乎为0。该反应器跨膜压力小，膜通量大。对于催化剂浓度为1g/L的反应体系，用恒通量阶梯法测得其临界通量为12.5 L/m2min。在该临界通量以下，该反应器动态降解AOⅡ能在大约2小时内达到稳态，其稳态降解效率高达97％，进行吸附和停留时间校正后稳态动力学方程为C=2.04+83.66e-0.0478t+14.3e-0.003t。在模拟Fenton-like反应系统浸泡40天的过程中，膜的平均孔径从46μm增至49μm，仅有轻微的变化，证明了MHF反应器中的纤维膜组件具有较好的抗氧化性。该反应器在连续运行24小时的过程中膜通量和AOⅡ降解效率都较稳定，Fe溶出浓度均小于2mg/l。如果以平均浓度为1.5mg/L作为该MHF反应器在长期运行中催化活性的损失，1 gFeY在MHF反应器中能有效地处理80L上述印染废水，处理量是普通Fenton-like反应器中的80倍。　　 (2)通过液相合成法制备了新型的多元多相Fenton-like催化剂Fe2V4O13，构建了一种基于Fe2V4O13的陶瓷膜MHF反应器。利用SEM、EDS、XRD、DRS、TG-IR、BET等现代物理化学手段研究了Fe2V4O13的特性和催化活性，并研究了MHF反应器的水动力学特性、膜截留效率、膜通量、膜污染特征以及AOⅡ的动态降解效率等。研究结果表明自然干燥的Fe2V4O13是一种厚度小于100nm的薄片状粉体，其比表面积为52.25 m2/g，该催化剂中的Fe和V具有协同催化活化H2O2的作用。基于Fe2V4O13的MHF反应器近似于全混流反应器，平均孔径为3.1μm的陶瓷膜能对Fe2V4O13完全截留分离，其出水浊度小于0.1NTU，无Fe2V4O13渗出，总阻力中90.9％为陶瓷膜的固有阻力，膜孔阻力较小，说明Fe2V4O13污染较小。对于催化剂浓度为0.5 g/L的反应体系，用恒通量阶梯法测得其临界通量为4.5 L/m2min。在该临界通量以下，该反应器动态降解AOⅡ能在大约2小时内达到稳态，其稳态降解效率高达95％，进行吸附校正后稳态动力学方程为C=4.8+87.2e-0.065t+8e-0.0023t。该反应器在连续运行24小时的过程中膜通量和AOⅡ降解效率都较稳定，Fe溶出浓度均小于1 mg/L。如果以平均浓度为0.8mg/L作为该MHF反应器在长期运行中催化活性的损失，0.5gFe2V4O13在MHF反应器中能有效地处理131L上述印染废水，该处理量是普通Fenton-like反应器中的131倍。　　 (3)通过一步法制备了一种生物碳负载型Fenton-like超细粉体催化剂FeOOH-C，构建了基于这种催化剂的陶瓷膜MHF反应器。利用SEM、BSEM、XRD、BET、XPS等现代物理化学手段研究了FeOOH-C粉体的特性和催化活性，并研究了MHF反应器的水动力学特性、膜截留效率、膜通量、膜污染特征以及AOⅡ的动态降解效率等。研究结果表明FeOOH的平均粒径约为7 nm，它非常均匀地分散在平均孔径约为6.51 nm、平均粒径为29.8μm的多孔生物碳材料中，具有较高的Fenton-like催化活性和较低Fe溶出效应。基于平均孔径为3.1μm陶瓷膜MHF反应器近似为全混流反应器，能对FeOOH-C完全截留分离，其出水浊度小于0.1NTU，无FeOOH-C渗出，FeOOH-C粉体的透水性较好，对膜的污染污染较小，膜孔阻力和膜表面沉积阻力较小，仅分别为总阻力的6.7％，2.9％，而90.4％为陶瓷膜的固有阻力。对于催化剂浓度为1 g/L的反应体系，用恒通量阶梯法测得其临界通量为3.5 L/m2min。在该临界通量以下，该反应器动态降解AOⅡ能在大约100分钟后达到稳态，其稳态降解效率高达97％，进行吸附校正后稳态动力学方程为C=2.2+87.8e-007t+10e-0.0035t。该反应器在连续运行24小时的过程中膜通量和AOⅡ降解效率都较稳定，Fe溶出浓度均小于2mg/L。如果以平均浓度为1.5 mg/L作为该MHF反应器在长期运行中催化活性的损失的话，1 g FeOOH-C在MHF反应器中能有效地处理160 L上述印染废水，该处理量它是普通Fenton-like反应器中的160倍。　　 本文根据现代多相Fenton-like催化理论和膜分离的原理，构建了三种不同超细粉体Fenton-like催化剂的MHF耦合体系，建立了多相Fenton-like催化氧化/膜分离的耦合理论，为Fenton-like技术的发展提供出一条新思路。