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含酚废水是有机废水的一种,具有来源广,毒性大,生物难降解的特性,目前对含酚废水尤其是挥发酚类废水的治理情况已成为国家水污染防治的指标之一,因此开发高效率,低成本的含酚废水降解技术是一项具有重大指导意义的课题。近年来,基于过氧化物活化的高级氧化技术（Advanced Oxidation Processes,AOPs）由于具有降解效率高,无二次污染且操作简便的特点,成为有机废水降解技术的热点,其重点在于高效催化剂的开发。纳米碳材料被证明同样可以高效活化过氧化物用于污染物的降解,且表现出比肩金属系催化剂的效果,因而备受青睐。纳米碳材料在基于传统搅拌槽式反应器的实验研究中取得许多进展,然而催化剂多为颗粒或粉末状,并不适应工业化的流动体系,易造成压降大、接触效率低、催化剂流失及不良流体分布现象。微纤复合材料具有高空隙率、可任意裁剪的特性,能够有效降低床层阻力增强传质,因而结合纳米碳材料和微纤复合材料设计具有高空隙率和机械强度的结构化材料,从而有效强化传质,提高接触效率,是一项具有应用价值的前沿性课题。本文采用CVD（Chemical Vapor Deposition）化学气相沉积技术设计结构化的微纤复合氮掺杂碳纳米管膜材料N-CNTs/PSSF,系统研究其制备工艺与表征,并探讨了其在基于微纤复合氮掺杂碳纳米管膜的结构化固定床反应器上催化降解苯酚的性能。首先,研究了N-CNTs/PSSF复合膜催化剂在固定床反应器中湿式催化氧化降解苯酚废水的动力学。采用湿法造纸和烧结工艺合成整体式的不锈钢微纤载体PSSF（Paper-like Sintered Stainless Steel Fibers）,在其表面以三聚氰胺为单一前驱体通过CVD法生长氮掺杂碳纳米管膜（N-CNTs/PSSF）,考察不同合成温度,三聚氰胺用量及载气流量对N-CNTs膜生长的影响,结合SEM、TEM、XRD、XPS、N2吸脱附曲线、Raman分析等表征技术对制备工艺进行探究并优化,最佳合成条件为:反应温度900℃,三聚氰胺用量3 g,载气流量300 sccm,其中N-CNTs表现出独特的Fe3C纳米颗粒连续包覆结构。最优合成条件下复合膜催化剂比表面积达14.5 m2/g,相比空载体提高了50倍,表面氮掺杂含量达5.18 at.%。催化性能测试结果表明,包覆的Fe3C纳米颗粒促进了对苯酚的湿式催化氧化降解,反应温度的提高能显著提高催化体系对苯酚的降解效果,而体系中流体停留时间的改变（床层高度、进料流量）却表现出不同寻常的变化规律,归因于N-CNTs独特的极性表面导致污染物与强氧化活性物质之间接触效率的变化。重复使用稳定性测试结果表明,苯酚降解效率和矿化效率随循环次数上升而增强,使用四次可以达到90%的苯酚转化率和41%的TOC转化率。长期稳定性测试表明,N-CNTs/PSSF复合膜催化剂相比CNTs/PSSF及Fe-CNTs/PSSF复合膜催化剂有更高的催化稳定性,反应100 h仍保持约90%的苯酚转化率和45%的TOC转化率。失活机理研究表明,由于N-CNTs具有强极性表面特性,优先吸附H2O2而降低了中间产物对活性位点的堵塞,从而提高N-CNTs/PSSF的催化稳定性,相比CNTs/PSSF具有进一步改性的潜力。其次,采用双前驱体对N-CNTs/PSSF表面氮掺杂含量进行调变并进行固定床反应器上活化过硫酸盐PMS降解苯酚的性能测试。首先采用三聚氰胺和乙炔为双前驱体,通过改变前驱体使用顺序和用量合成全掺杂（NC50,NC25）和半掺杂（N25C25）的复合膜催化剂,结合SEM、TEM、XRD、XPS、N2吸脱附曲线等表征技术对酸洗前后复合膜催化剂的表面特性进行表征。结果表明全掺杂工艺在PSSF表面主要合成N-CNTs,其中提高乙炔的用量（NC50）会降低氮掺杂含量;而半掺杂工艺合成N-CNTs及CNTs两种结构。以上结果表明双前驱体对氮掺杂含量的调变存在可行性。酸洗步骤很好地去除了碳纳米管生长过程中形成的无定形碳和包覆催化剂颗粒等杂质,提高了复合材料的比表面积,同时表面掺杂氮含量没有明显下降,全掺杂工艺中最高氮掺杂原子含量为4.94at%（NC25）。在固定床反应器上进行酸洗后复合膜催化剂活化PMS降解苯酚的测试,催化结果表明提高氮掺杂含量提高了复合膜催化剂催化苯酚降解的性能,其中NC25（N4.94 at.%）可以达到100%苯酚转化率和约80%的TOC转化率,N25C25（N 3.96 at.%）可以达到100%苯酚转化率和约70%的TOC转化率。然而较高的氮掺杂含量会带来较高的Fe浸出,这与N-CNTs包覆的催化剂颗粒浸出有关。高效液相色谱分析表明,经过氮掺杂处理的复合膜催化剂NC25和N25C25在活化PMS降解苯酚的过程均主要产生低毒性的小分子羧酸,芳香族中间产物几乎被完全转化。