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为解决能源和环保双重战略问题，近十年来我国大力发展煤制气技术。煤制气生产过程中会形成含有难生物降解和持久性有机污染物的废水。喹啉类化合物是煤制气废水中的特征污染物，对水生生物和人类健康十分有害。本文以4-甲基喹啉(4-Meq)为喹啉类污染物的代表，研究催化臭氧氧化反应的效果和机理，以期开发煤制气废水深度处理技术。 蜂窝陶瓷(CH)催化臭氧氧化4-Meq，可以有效提高有机物去除率和污染物矿化效果。在初始pH值为6.8，CH（200目，500℃煅烧2h）投加量为116.9g/L，臭氧投量为1.1mg/L条件下，反应60min后，4-Meq去除率是单独臭氧氧化过程的1.2倍，COD去除率提升4％，并且有机物去除效果随着初始pH值升高而升高。H2O2协同催化臭氧氧化可提高溶液中羟基自由基浓度，反应60min后4-Meq去除率是单独臭氧氧化过程的1.5倍。 为提高催化臭氧氧化效果，通过金属掺杂和非金属改性CH优化催化剂。金属改性后的Mg/CH和Cu/CH，比表面积分别是CH的2.2倍和3倍，孔体积分别是CH的2.2和1.6倍;反应60min后，Mg/CH和Cu/CH催化臭氧氧化降解4-Meq去除率分别是单独臭氧条件下的1.5和1.3倍，COD去除率分别是单独臭氧的2.5倍和2.0倍，提升效果明显。CO2程序升温脱附表征表明Mg/CH催化剂表面碱性位显著增加，利于羟基自由基的生成和酸性中间产物的吸附，显著提高有机物的降解矿化效果。氟改性制得的F/CH表面粗糙，活性面积暴露增大，催化效果明显增强，4-Meq和COD去除率分别是单独臭氧的1.4倍和2.3倍。F/CH催化剂表面酸性位点明显增加，促进羟基自由基的生成。对苯二甲酸光致发光探针法和叔丁醇实验说明羟基自由基是F/CH催化臭氧氧化过程的主要活性物质。 反应60min后4-Meq中氮元素存在硝态氮、氨氮、有机氮3种形式。催化剂表面存在的酸碱性位及配位不饱和键利于形成CH-OH结构，促进臭氧吸附分解形成氧化性自由基。LC-MS、GC-MS分析明确了氧化降解过程的7种主要中间产物。结合DFT计算可知4-Meq在臭氧和自由基攻击下，通过脱甲基、苯环断裂和吡啶环断裂等过程被逐渐降解。 与单独臭氧氧化相比，催化臭氧氧化过程显著提高了对4-Meq的降解效率，H2O2协同以及改性催化剂Cu/CH、Mg/CH和F/CH则进一步提高了4-Meq的降解效果和矿化率。催化臭氧氧化技术能够高效处理喹啉类污染物，为煤制气废水处理提供了新的技术途径。