基于Fe2V4O13的MHF反應(yīng)器的構(gòu)建及其特性研究*

張媛媛，宋艷群，周 惠，尚姣博

（廣西大學(xué)環(huán)境學(xué)院，廣西南寧530004）

基于Fe2V4O13的MHF反應(yīng)器的構(gòu)建及其特性研究*

張媛媛，宋艷群，周 惠，尚姣博

（廣西大學(xué)環(huán)境學(xué)院，廣西南寧530004）

近年來，在難降解有機廢水的處理技術(shù)中，F(xiàn)enton催化氧化法因具有設(shè)備簡單、操作容易、條件溫和、反應(yīng)速度快和氧化徹底等特點受到了環(huán)境工作者的廣泛關(guān)注。為了解決懸浮態(tài)超細(xì)粉體Fenton-like催化劑降解污染物的高效率與其分離、連續(xù)重復(fù)使用的矛盾，將膜分離和多相Fenton-like催化氧化技術(shù)進(jìn)行耦合，通過液相法制備了一種新的多元多相Fenton-like催化劑Fe2V4O13，構(gòu)建了一種基于這種催化劑的陶瓷膜MHF反應(yīng)器。研究結(jié)果表明：基于Fe2V4O13的MHF反應(yīng)器為近似全混流反應(yīng)器，污染較小。該反應(yīng)器在連續(xù)運行過程中膜通量和降解效率都較穩(wěn)定，處理量遠(yuǎn)高于普通Fenton-like反應(yīng)器。

懸浮態(tài)超細(xì)粉體Fenton-like催化劑；膜分離；液相法

隨著環(huán)境科學(xué)的發(fā)展，F(xiàn)enton試劑法在廢水處理中的應(yīng)用已成為研究熱點之一。國內(nèi)外許多學(xué)者利用Fenton試劑處理廢水具有處理效率較高且不易造成二次污染、容易控制等優(yōu)點進(jìn)行廢水處理的相關(guān)研究［1］。近年來，人們發(fā)現(xiàn)將一些非鐵金屬元素以某種形式和含鐵化合物進(jìn)行組合后能夠明顯提高多相Fenton-like對有機污染物的降解效率，為改善傳統(tǒng)多相Fenton-like催化劑的催化活性提供了一條新的途徑［2-5］。

有相關(guān)文獻(xiàn)報道了一些含釩的化合物能夠有效地催化H2O2對芳環(huán)化合物進(jìn)行選擇性氧化，并已應(yīng)用于有機合成中。例如，S.Sumimoto等［6］利用Zn粉為還原劑，Cs3+nPMo12-nVnO40為催化劑催化H2O2，在室溫下將苯氧化成苯酚；N.Moussa等［7］利用凝膠-溶膠法制備了VOx/SiO2和VOx/Al2O3，并利用其催化氧化苯甲醚；S.Shylesh等［8］利用VO2/MCM-41催化氧化萘、烷基苯和硫醚。盡管它們的催化機理可能與Fenton-like的催化機理有些差異，但它們都能直接催化活化H2O2。從催化功能的角度來看，釩可以作為多元多相Fenton-like催化劑中的有效組分之一。而根據(jù)已有的文獻(xiàn)報道可知，釩酸根和鐵離子即使在較強的酸性（pH=2）條件下也能形成非常穩(wěn)定的固體化合物，并且這些化合物也已在許多工業(yè)領(lǐng)域（如鋰電池）中得到應(yīng)用。因此，F(xiàn)e、V化合物中存在Fe（Ⅲ）和V（Ⅴ）同時活化H2O2的可能性，并且它們有可能能夠滿足多相Fenton-like催化劑對穩(wěn)定性的要求。

一些學(xué)者對FexVyOz系列化合物中最簡單的一種化合物FeVO4進(jìn)行了一些相關(guān)的研究，結(jié)果表明FeVO4的確具有較高的Fenton-like催化活性［9］。因此，為了進(jìn)一步了解FexVyOz中其他化合物對H2O2

催化活化作用與機理［10］，為設(shè)計和制備新型多元多相Fenton-like催化劑提供理論依據(jù)，本課題制備了一種陰陽離子協(xié)同催化的多元多相高效Fenton-like催化劑，將其應(yīng)用于MHF反應(yīng)器中用現(xiàn)代分析手段對Fe2V4O13與催化活性密切相關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征，并選擇印染工業(yè)中常用的染料酸性橙Ⅱ（AOⅡ）來模擬有機廢水，以H2O2的催化分解效率及AOⅡ的降解效率為指標(biāo)對Fe2V4O13的催化活性進(jìn)行研究。主要探討以Fe2V4O13為催化劑的多相Fenton-like催化氧化與膜分離技術(shù)的耦合聯(lián)用，研究該反應(yīng)器對催化劑的截留效率、催化劑對膜的污染行為、反應(yīng)器運行過程中AOⅡ降解效率及反應(yīng)器的穩(wěn)定性等，為建立多相Fenton-like與膜分離耦合理論奠定了基礎(chǔ)。

1 實驗部分

1.1 試劑與材料

過氧化氫、硫酸亞鐵銨、氧化鐵、硫酸氧鈦、4-氨基銨替比林，均為分析純。

1.2 儀器

1.2.1 實驗儀器

SHI-DⅢ型臺式水循環(huán)真空泵；馬弗爐；Unico-2102PC型紫外可見光分光光度計；ZSE40型數(shù)字壓力傳感器；DKZ-1型電熱恒溫振蕩水槽。

1.2.2 分析與表征儀器

JSM-6330F場發(fā)射掃描電子顯微鏡，操作電壓為15 kV；Optima 5300DV型電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀ICP-OES；2100N型濁度儀器；ASAP2010型全自動物理化學(xué)吸附儀，催化劑脫氣8 h。

1.3 實驗方法

1.3.1 靜態(tài)催化實驗

1）Fenton-like催化氧化實驗。稱取一定量的Fe2V4O13粉末于錐形瓶中，加入60 mL已知濃度的AOⅡ溶液，超聲分散10 min，調(diào)節(jié)至所需pH，加入一定量的過氧化氫，于振蕩器上恒溫振蕩至反應(yīng)所需時間，取樣并對Fe2V4O13過濾分離。

2）光Fenton-like催化氧化實驗。稱取一定量的Fe2V4O13粉末于燒杯中，加入 60 mL已知濃度的AOⅡ溶液，超聲分散10 min，調(diào)節(jié)至所需pH，倒入光Fenton-like反應(yīng)器中，加入過氧化氫開始反應(yīng)，至反應(yīng)所需時間取樣并將Fe2V4O13過濾分離。

1.3.2 動態(tài)催化實驗

為了更好地探討多相Fenton-like與膜分離的耦合特性，設(shè)計了浸沒式連續(xù)MHF反應(yīng)器。膜組件采用完全浸沒式，原因在于其低耗能性，所需跨膜壓力較錯流式等要小得多［11］。進(jìn)水中AOⅡ溶液及H2O2溶液分別使用蠕動泵輸入反應(yīng)器底部，在經(jīng)過一定的停留時間（理想停留時間 τ=反應(yīng)器體積/流速）后，由膜組件內(nèi)部分離抽出。

1.4 Fe2V4O13的制備

制備Fe2V4O13采用液相法，用200 mL加熱至75℃的水溶解1.17gNH4VO3，得A液，稱取Fe（NO3）3· 9H2O 2.02 g溶于100 mL水中得B液，將A液倒入B液中，75℃恒溫磁力攪拌1 h，反應(yīng)完畢后將所得沉淀過濾洗滌3～5次，于室溫烘干后，置于預(yù)先升溫至所需溫度的馬弗爐中煅燒得Fe2V4O13粉末。

2 結(jié)果與討論

2.1 Fe2V4O13催化劑的表征

2.1.1 Fe2V4O13的組成分析

硝酸鐵與偏釩酸銨液相合成Fe2V4O13沉淀的反應(yīng)方程式如下：

2Fe（NO3）3+4NH4VO3+H2O→Fe2V4O13↓+4NH4NO3+2HNO3

反應(yīng)后溶液的pH為2.1，說明Fe2V4O13能在強酸性溶液中生成，然而，由于鐵與釩能形成多種化合物，為此，對液相合成的Fe2V4O13于100℃干燥后進(jìn)行了EDS分析。圖1為Fe2V4O13的EDS電子能譜圖。由圖1可以看出，所合成的Fe2V4O13除了Fe、O及V以外，沒有其他雜質(zhì)，鐵元素與釩元素的摩爾數(shù)之比約為1∶2，表明所合成的樣品化學(xué)組成與目標(biāo)化合物相同。

圖1 Fe2V4O13的EDS譜圖

2.1.2 Fe2V4O13的物質(zhì)形態(tài)分析

為了了解Fe2V4O13的物相組成及晶形改變對活性的影響，將液相合成1 h后得到的Fe2V4O13在不

同溫度下煅燒1 h。隨著煅燒溫度的升高，催化劑的顏色逐漸變淺，從25℃自然干燥時的深褐色變?yōu)?00℃煅燒后的黃綠色。對不同溫度煅燒后的催化劑分別進(jìn)行了XRD分析，結(jié)果見圖2。由圖2可見，煅燒溫度在400℃以下，僅有少量晶體出現(xiàn)，溫度升高峰值漸漸增加；當(dāng)煅燒溫度提高到400℃時，F(xiàn)e2V4O13粉體在2θ為12.1、22.36、24.32、26.44°出現(xiàn)較強的峰；繼續(xù)升溫至500℃時，峰值更加強烈，形成穩(wěn)定的結(jié)晶形化合物，此峰值與標(biāo)準(zhǔn)JCPDS卡（39-0893）中Fe2V4O13的XRD特征吻合。

圖2 不同溫度煅燒1 h的Fe2V4O13的XRD圖

2.1.3 Fe2V4O13的比表面積分析

催化劑的比表面積是影響催化活性的一個重要因素，經(jīng)測定，自然干燥所得的Fe2V4O13的比表面積是52.25 m2/g，500℃下煅燒得到的Fe2V4O13的比表面積是22.30 m2/g。分析可知，隨著煅燒溫度的升高，由于顆粒間發(fā)生了熔合團(tuán)聚，催化劑的比表面積明顯下降。

2.2 Fe2V4O13催化降解AOⅡ的活性研究

2.2.1 AOⅡ在多相Fenton-like催化反應(yīng)中的降解

為了了解Fe2V4O13的催化活性，對反應(yīng)不同時間的AOⅡ溶液做了紫外-可見光譜分析。圖3為Fe2V4O13催化降解AOⅡ的紫外-可見分光光譜圖。染料分子中不同的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生不同的吸收峰，從圖3可以看出，水溶液中AOⅡ在紫外和可見光區(qū)的吸收光譜有4個特征吸收帶，其中2個在可見光區(qū)，分別是主吸收峰484 nm和肩部吸收帶430 nm，對應(yīng)于AOⅡ氫化偶氮和偶氮結(jié)構(gòu)的吸收。另外2個特征吸收帶位于紫外光區(qū)，分別是230 nm和310 nm，對應(yīng)于AOⅡ結(jié)構(gòu)中苯環(huán)和萘環(huán)結(jié)構(gòu)的吸收［12］。Fe2V4O13催化降解AOⅡ時，484 nm特征吸收帶削弱非常明顯，在反應(yīng)過程中可見區(qū)并沒有出現(xiàn)新的吸收峰，說明在Fenton-like反應(yīng)下AOⅡ的偶氮體和氫化偶氮體兩種結(jié)構(gòu)均被有效地降解，且在AOⅡ的降解過程中發(fā)色基團(tuán)得到了徹底的破壞，因此溶液由橙色變?yōu)闊o色。

圖3 Fe2V4O13催化降解AOⅡ的紫外-可見分光光譜圖

2.2.2 煅燒溫度對催化降解AOⅡ活性的影響

SEM、BET及對H2O2分解率實驗結(jié)果表明，煅燒溫度升高催化劑出現(xiàn)熔合團(tuán)聚現(xiàn)象，使比表面積減小，催化活性降低。因此，用不同煅燒溫度下所得的催化劑進(jìn)行了催化降解AOⅡ的實驗，實驗結(jié)果見圖4。由圖4可見，反應(yīng)體系中·OH的質(zhì)量濃度在25℃時為6.81 mg/L，隨著煅燒溫度的升高，濃度逐漸降低，當(dāng)溫度升高至500℃時，·OH質(zhì)量濃度降低至 2.12 mg/L，相應(yīng)的 AOⅡ降解率由 25℃時的82.9%降至500℃時的46%。與上述催化劑隨煅燒溫度的升高出現(xiàn)一定的團(tuán)聚導(dǎo)致比表面積降低的實驗結(jié)果吻合。

圖4 不同煅燒溫度的·OH產(chǎn)量及AOⅡ的脫色效率

2.2.3 pH對催化降解AOⅡ活性的影響

為了確定Fe2V4O13催化降解AOⅡ反應(yīng)的最佳pH范圍，研究了不同反應(yīng)pH對催化降解AOⅡ活

性的影響。以25℃自然干燥的Fe2V4O13作為催化劑，加入到60 mL的100 mg/L的AOⅡ中超聲分散10 min后，pH為4.3，調(diào)節(jié)至所需pH后，結(jié)果見圖5。由圖5可以看出，未調(diào)pH的反應(yīng)液，AOⅡ的脫色效率為97.9%；當(dāng)pH調(diào)為2時，AOⅡ的脫色效率升高至98.4%；pH為6時，降至97.6%；此后，隨pH升高脫色效率降低。pH在中性或堿性時H2O2分解為O2，因此脫色效率逐漸降低。此外，pH在2～8范圍內(nèi)，AOⅡ的降解效率差別不大，說明Fe2V4O13作為Fenton-like催化劑適用的pH范圍很廣泛。綜合以上分析，考慮到實際工程中的應(yīng)用，pH為4.3的反應(yīng)體系的脫色效率已相對較高，因此，在實際應(yīng)用中無需調(diào)節(jié)反應(yīng)pH。

圖5 pH對催化降解AOⅡ活性的影響

2.2.4 催化劑的穩(wěn)定性研究

多相Fenton-like催化劑合成、使用的主要目的之一是便于反應(yīng)后催化劑的固液分離以方便回收利用，因而，催化劑的穩(wěn)定性是催化劑的一個關(guān)鍵評價指標(biāo)。為了評價Fe2V4O13的穩(wěn)定性，對Fe2V4O13進(jìn)行了多次重復(fù)使用實驗來考察其每次利用后催化性能的變化。為了方便重復(fù)實驗，將Fe2V4O13通過提拉法負(fù)載在玻璃基片上［13］，隨后放入薄膜反應(yīng)器中。Fe2V4O13玻璃膜每次使用后用蒸餾水浸泡洗滌、干燥。從實驗結(jié)果可以看出同一片F(xiàn)e2V4O13玻璃膜重復(fù)使用8次對降解AOⅡ活性的影響變化不大。說明Fe2V4O13作為多相Fenton-like催化劑具有穩(wěn)定的催化性能。

2.3 MHF反應(yīng)器的特性研究

2.3.1 MHF反應(yīng)器對Fe2V4O13的截留效率

基于Fe2V4O13的MHF反應(yīng)器內(nèi)膜組件為完全浸沒式，在膜材質(zhì)的選擇上，考慮到Fenton-like反應(yīng)系統(tǒng)具有極強的氧化性，因此，選用一種抗氧化性極強的陶瓷膜，該膜采用高純度超細(xì)氧化鋁微粉材料配合先進(jìn)工藝經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成，平均孔徑為3 μm。由MHF反應(yīng)器中陶瓷膜組件及陶瓷膜切片處理后內(nèi)部的電鏡照片可見，該陶瓷膜質(zhì)地均勻，結(jié)合緊密，不易脫落。在MHF反應(yīng)器運行了120 min后，部分Fe2V4O13顆粒沉積在膜表面，使膜的表面變?yōu)榧t褐色，而對膜進(jìn)行切片處理后，觀察到膜的內(nèi)部仍然保持清潔，陶瓷膜基本可以將Fe2V4O13顆粒完全分離，所測得的出水濁度均小于0.1 NTU，但同時也發(fā)生了膜污染。

2.3.2 Fe2V4O13對膜的污染［14］

隨著催化劑顆粒不斷地在膜表面沉積，不可避免地引起膜過濾的阻力增加，阻力的增大造成了恒通量下的跨膜壓差（TMP）的增大或恒TMP下膜通量的減小。通過恒TMP下膜污染引起的通量減小情況可以看出，催化劑濃度越大，催化劑顆粒越容易在膜表面沉積，膜污染越嚴(yán)重。當(dāng)催化劑質(zhì)量濃度小于1 g/L時，在120 min之內(nèi)，膜通量基本沒有下降，即沒有發(fā)生明顯的膜污染；但是當(dāng)催化劑質(zhì)量濃度增大到2 g/L時，膜通量在前60 min明顯下降，發(fā)生了較為嚴(yán)重的膜污染，此后通量基本不變，膜污染達(dá)到平衡狀態(tài)?？紤]到實際操作過程中，二級生化出水中會有一定的污泥存在，因此考察了污泥對膜污染的影響。以《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）中SS的一級排放標(biāo)準(zhǔn)70 mg/L作為實驗中的污泥濃度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只對污泥進(jìn)行過濾時，膜污染非常嚴(yán)重，膜通量下降很快，但是加入0.5 g/L的Fe2V4O13后，膜污染有所減輕，膜污染達(dá)到平衡時的膜通量大于只對污泥進(jìn)行過濾時的平衡通量。這可能是由于污泥的黏度很大，而催化劑顆粒在過濾過程中對污泥顆粒起到了一定的分散阻隔作用。

為了進(jìn)一步了解膜污染機理，對催化劑質(zhì)量濃度為0.5 g/L時的MHF反應(yīng)器運行120 min后膜污染的阻力構(gòu)成進(jìn)行了分析?？傋枇? 250.6 Pa，膜表面沉積阻力、膜孔阻力和膜固有阻力分別占總阻力的4.6%、4.5%和90.9%。結(jié)果表明，總阻力大部分是來源于膜的固有阻力，膜污染引起的阻力很小，因此催化劑質(zhì)量濃度為0.5 g/L時，膜污染很輕微，在恒定的操作壓力下，膜通量基本不受影響。通過對膜的反沖洗可以將膜表面沉積所帶來的阻力及大部分膜孔阻力去除。

2.3.3 基于Fe2V4O13的MHF反應(yīng)器的臨界通量

臨界通量在膜污染控制中具有非常重要的意

義［15-16］，為了克服基于Fe2V4O13的MHF反應(yīng)器運行中的膜污染，對MHF反應(yīng)中的膜通量也進(jìn)行了研究。臨界通量的測定采用恒通量階梯法，在催化劑質(zhì)量濃度為0.5 g/L時，使TMP上漲的最小的膜通量為5 L/（m2·min），使TMP恒定的最大的膜通量為4 L/（m2·min），因此，根據(jù)臨界通量的計算方法，此時臨界通量為4.5 L/（m2·min）。由于催化劑濃度對膜污染有很大的影響，對不同催化劑濃度時的臨界通量進(jìn)行了測定，催化劑質(zhì)量濃度增加到1 g/L時，使TMP上漲的最小的膜通量為3 L/（m2·min），使TMP恒定的最大的膜通量為2 L/（m2·min），臨界通量減小到2.5 L/（m2·min）。由于前述最佳催化劑質(zhì)量濃度為 0.5 g/L，因此在實際操作中選擇小于4.5 L/（m2·min）的通量運行基于Fe2V4O13的MHF反應(yīng)器。

2.3.4 次臨界通量下AOⅡ的降解

根據(jù)以上實驗條件的優(yōu)化以及臨界通量等的選擇，對MHF反應(yīng)器中AOⅡ的動態(tài)脫色效率進(jìn)行了研究。圖6為不同停留時間及可見光加入后AOⅡ的脫色及COD的降解率。如圖6所示，當(dāng)催化劑質(zhì)量濃度為0.5 g/L、AOⅡpH為6、膜通量為4 L/（m2·min）、停留時間為60 min時，反應(yīng)器運行1 h后，AOⅡ的降解效率為79%，運行2 h后，降解效率為89%，運行3 h后，AOⅡ的降解效率為93%，此后基于平穩(wěn)，在運行了24 h后，基本保持穩(wěn)定。相同反應(yīng)條件下，停留時間為120 min時，反應(yīng)器在運行2 h后，AOⅡ的降解效率達(dá)到95%，此后基于平穩(wěn)。加入可見光，AOⅡ的降解效率在運行30 min后就達(dá)到了92%，1 h后達(dá)到96%，90 min后達(dá)到99%，此后基于平穩(wěn)?？梢?，停留時間的增長使MHF反應(yīng)器中AOⅡ的平衡濃度減小，加入可見光后，由于Fe2V4O13的光催化效應(yīng)，反應(yīng)速度明顯增快，AOⅡ的平衡濃度也有所降低。為了進(jìn)一步確定AOⅡ的礦化程度，對停留時間為120 min的Fenton-like反應(yīng)進(jìn)行了COD的測定。實驗表明，反應(yīng)器在運行1 h后，AOⅡ的COD去除率達(dá)到65%，運行2 h后，AOⅡ的COD去除率達(dá)到79%，運行2.5 h后，AOⅡ的COD去除率達(dá)到85%，此后基于平穩(wěn)?？梢姡贔e2V4O13的MHF反應(yīng)器對AOⅡ的COD去除效率也較高，且長期運行效率也很穩(wěn)定。

圖6 不同停留時間及可見光加入后AOⅡ的脫色及COD的降解率

2.3.5 基于Fe2V4O13的MHF反應(yīng)器的穩(wěn)定性分析

為了考察MHF反應(yīng)器的穩(wěn)定性，膜及催化劑的壽命是兩個主要因素。在停留時間為120 min時，MHF反應(yīng)器中Fenton-like與膜過濾系統(tǒng)經(jīng)過了24 h運行后，未見明顯膜通量下降，證明了MHF反應(yīng)器中的陶瓷膜具有一定的抗污染及抗氧化性。

考慮到Fe2V4O13中的Fe在酸性條件下可能會溶出，利用ICP監(jiān)測了上述15 h的MHF中出水的Fe的濃度，結(jié)果在此15 h的運行過程中Fe質(zhì)量濃度均小于1 mg/L。為了明確AOⅡ的降解究竟是歸因于Fenton-like還是溶出Fe離子的均相Fenton，對反應(yīng)出水的催化活性進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)，在加入H2O2后，剩余AOⅡ基本沒有發(fā)生降解，由此證明了在MHF運行過程中，AOⅡ的降解主要是由于Fe2V4O13的非均相Fenton-like催化氧化。如果以平均質(zhì)量濃度為0.8 mg/L鐵離子的溶出來大致估算MHF的處理能力，在Fe2V4O13中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21%，0.5 g催化劑在處理131 L此模擬廢水后全部流失（500×21%/0.8=131 L）。若不對催化劑進(jìn)行回收利用，0.5 g催化劑只能處理1 L廢水，也就是說MHF反應(yīng)器的處理能力是不對催化劑進(jìn)行回收的反應(yīng)器的131倍，具有非常良好的應(yīng)用前景。

3 結(jié)論

通過液相法制備了一種新的多元多相Fentonlike催化劑Fe2V4O13，構(gòu)建了一種基于這種催化劑的陶瓷膜MHF反應(yīng)器。研究了Fe2V4O13的特性和催化活性、MHF反應(yīng)器的水動力學(xué)特性、膜截留效率、膜通量、膜污染特征及AOⅡ的動態(tài)降解效率等。研究結(jié)果表明：1）自然干燥的Fe2V4O13是一種厚度小于100 nm的薄片狀粉體，其比表面積為52.25 m2/g，該催化劑中的Fe和Ⅴ具有協(xié)同催化活化H2O2的作用。但該催化作用與煅燒溫度密切相關(guān)。2）基于Fe2V4O13的MHF反應(yīng)器為近似全混流反應(yīng)器，能對

Fe2V4O13完全截留分離，其出水濁度小于0.1 NTU，無Fe2V4O13滲出，膜孔阻力較小，90.9%為陶瓷膜的固有阻力，F(xiàn)e2V4O13污染較小。對于催化劑質(zhì)量濃度為0.5 g/L的反應(yīng)體系，用恒通量階梯法測得其臨界通量為4.5 L/（m2·min）。在該臨界通量以下，該反應(yīng)器能在大約2 h內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，其穩(wěn)態(tài)降解效率高達(dá)99%。該反應(yīng)器在15 h的連續(xù)運行過程中膜通量和降解效率都較穩(wěn)定，F(xiàn)e溶出質(zhì)量濃度均小于1 mg/L。如果按平均質(zhì)量濃度為0.8 mg/L作為該MHF反應(yīng)器在長期運行中催化活性的損失，0.5 g Fe2V4O13在MHF反應(yīng)器中能有效地處理131 L上述印染廢水，該處理量是普通Fenton-like反應(yīng)器的131倍。

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Construction and characteristics of MHF reactor based on Fe2V4O13

Zhang Yuanyuan，Song Yanqun，Zhou Hui，Shang Jiaobo
（School of the Environment，Guangxi University，Nanning 530004，China）

In recent years，F(xiàn)enton technology is widely investigated as an interesting alternative for the treatment of wastewater containing non-biodegradable organic pollutants because it can degrade the pollutants thoroughly under mild conditions and ordinary equipments.In order to solve the contradiction between the high catalytic activities of suspended fine powder Fentonlike catalysts in slurry and their reuse，it′s proposed a new efficient approach in which membrane separation is coupled with heterogeneous Fenton-like catalytic oxidation（abbreviated as MHF），F(xiàn)e2V4O13was prepared through liquid-phase synthetic method and a coupled unit based on ceramic membrane separation and Fe2V4O13heterogeneous Fenton-like catalysis was constructed.Results showed that：the MHF reactor based on Fe2V4O13ceramic membrane was close to a continuous stirred tank reactor and the fouling of Fe2V4O13was slight.During continuous operation，the membrane fluxes and the degradation efficiencies were steady，and the handling capacity was much higher than a common Fenton-like reactor.

suspended fine powder Fenton-like catalysts；membrane separation；liquid-phase synthetic method

TQ138.11

A

1006-4990（2015）01-0066-06

2014-07-17

張媛媛（1981— ），女，工學(xué)博士，副教授，研究方向為水污染控制理論與技術(shù)研究。

國家自然科學(xué)基金（21267002）；廣西自然科學(xué)基金（2014GXNSFAA118296）。

聯(lián)系方式：8668370@qq.com