近年来,水污染问题日益严重,水中可检测出有机物种类不断增加,废水的深度处理需求不断加大。臭氧因其极强的氧化能力,被广泛应用于污水处理的诸多领域中,但随着人们对臭氧了解的不断深入,发现臭氧在低浓度和短时间内无法将有机物完全氧化分解、利用效率偏低以及处理成本偏高等问题。臭氧催化氧化技术的提出,有效的解决了以上臭氧应用过程中存在的问题。本研究针对传统均相、非均相臭氧催化剂在制作方法以及使用过程中存在的问题,提出一种含金属氧化物微粒的陶粒催化剂(以下简称新型臭氧催化剂)的工业制备方法,该方法制作工艺简单、适合工业化大规模生产及应用,催化剂催化效果好、活性组分分布均匀、不易流失且不会造成二次污染。本研究选择苯甲酸作为目标污染物,它是一种常见的污染物质,在化工、食品以及医药废水中广泛存在,它的存在会抑制微生物的生长,含有苯甲酸的废水采用生物降解法处理过程中具有菌种难获得、菌种培养周期长等一系列问题。研究过程中使用的新型臭氧催化剂是委托江西某陶粒生产厂家按照我们提出的催化剂工业制作方法生产的。使用X射线衍射(XRD)的方法分析新型臭氧催化剂中的活性组分生成情况,结果表明,烧制后的Mn转化为Mn2O3和Mn3O4两种含锰氧化物。相同条件下,O3/催化剂体系对有机物的去除效果以及臭氧利用率远高于O3/玻璃珠体系,而其中由于固体催化剂的吸附而对实验结果造成的影响是极小的,可以忽略不计。随着苯甲酸初始浓度的升高,体系对苯甲酸的去除效果逐渐降低。研究还考察了p H值对催化臭氧化实验的影响,结果表明,p H值越高,苯甲酸的去除效果越好。体系呈中性时,臭氧利用率以及催化剂促进处理效果的提升作用最为显著,由此判断催化剂适宜在中性条件下使用。使用羟基自由基理论和催化剂表面吸附理论对实验结果进行理论分析并通过向反应体系中加入羟基自由基抑制剂-叔丁醇对理论分析结果进行验证,结果表明,新型臭氧催化剂催化臭氧化苯甲酸的过程遵循羟基自由基反应机理。新型臭氧催化剂的存在可以有效提高废水的可生化性并缩短改善废水可生化性的处理时间。新型臭氧催化剂在使用过程中,金属锰流失率非常小,且破碎率、磨损率均非常低并具有较高的抗压强度,这些特点非常有利于其在实际应用过程中抵抗高强度的水流冲击,不易破碎、不易磨损,延长催化剂的使用寿命。研究还对催化剂的活性组分以及制作工艺的优化方法进行了探讨,发现使用高锰酸钾代替硫酸锰作为粘结剂制成的新型臭氧催化剂,烧制后生成了更多比例的催化效果显著的Mn O2活性组分,它可以在制作成本仅提升10.92元/t的条件下,将废水的COD去除效果提高17%。同时,相同组分不同制作工艺生产的催化剂,其催化效果也具有明显差异,采用圆盘造粒法制成的催化剂其催化效果是切割造粒法制成的催化剂的2倍。为考察新型臭氧催化剂对实际废水的处理效果,我们对新型臭氧催化剂的普适性进行了研究并在某印染纺织公司进行实际废水的催化臭氧化中试实验。研究结果表明,当臭氧投加量为150mg/L时,新型臭氧催化剂的存在,使葡萄糖、甘油和邻苯二甲酸氢钾三种有机物的COD去除率分别提高为原来的1.88倍、1.31倍和1.15倍。中试试验结果表明,新型臭氧催化剂对实际印染纺织废水也具有良好催化效果,催化臭氧化过程可使系统的COD以及色度去除效果明显提升,并可以有效改善废水的可生化性。