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多相催化臭氧氧化技术具有臭氧利用率高、处理成本相对较低和不会造成二次污染等优点,具有良好的发展前景。本文首先用γ-Al2O3催化臭氧深度处理制浆废水,研究各因素对废水降解的影响,然后筛选出最优γ-Al2O3负载的单金属种类和二元金属组合,分别对其表征,最后考察催化剂催化臭氧深度处理制浆废水的效果并初步探讨机理。γ-Al2O3催化臭氧深度处理制浆废水的研究表明,γ-Al2O3催化臭氧能够显著提高废水CODCr的去除率。随着溶液初始p H值的增大,γ-Al2O3催化臭氧对CODCr的去除率先增大后略微降低,碱性条件下处理效果最为显著;CODCr的去除率随着反应体系温度的逐渐升高先增大后降低,在45℃时处理效果迅速下降;随着臭氧浓度和催化剂用量的增加,CODCr去除率明显增加,增加幅度先增大后减小。γ-Al2O3催化臭氧还能够去除水中大量的AOX和有效提高废水的BOD5/CODCr值。以对氯苯酚为模型污染物,筛选具有最佳催化性能的γ-Al2O3负载单金属氧化物催化剂。结果表明各催化剂的催化活性为:Mn/γ-Al2O3>Fe/γ-Al2O3>Ni/γ-Al2O3>Cu/γ-Al2O3>Zn/γ-Al2O3≈γ-Al2O3,获得Mn/γ-Al2O3最佳制备工艺:在1 mol/L的Mn(NO3)2溶液中等体积浸渍6h,105℃下干燥3h,然后在700℃下焙烧4h。对Mn/γ-Al2O3进行表征,结果表明锰离子主要以Mn3O4的形式负载在γ-Al2O3表面;负载后γ-Al2O3的结晶度、比表面积、孔容积和孔径略有下降;Mn的负载量为4.84%。在p H=8,催化剂投量为7 g/L,臭氧质量浓度为35 mg/L的条件下,Mn/γ-Al2O3催化臭氧处理制浆废水CODCr去除率达68%,同时使BOD5/CODCr达到0.62,AOX含量去除率达85.0%。以对氯苯酚为模型污染物,考察γ-Al2O3负载二元金属氧化物的催化性能。结果表明各催化剂催化活性为:Mn-Ni/γ-Al2O3>Mn-Fe/γ-Al2O3>Mn-Zn/γ-Al2O3>Mn-Cu/γ-Al2O3。Mn-Ni/γ-Al2O3最优的制备工艺为:在Mn(NO3)2和Ni(NO3)2配比为3:2,溶液中等体积共浸渍6h,在105℃下干燥3h,再在500℃下焙烧6h。对Mn-Ni/γ-Al2O3进行表征,结果表明锰镍离子较好分散γ-Al2O3表面,负载后γ-Al2O3保持较好的力学强度和稳定性,Mn、Ni的负载量分别为4.66%、2.73%。采用Box-beheken响应面法优化Mn-Ni/γ-Al2O3深度处理制浆废水工艺,当p H为8.71、催化剂用量为9.15 g/L、臭氧浓度为29.6mg/L时,反应30 min,CODCr的去除率达74.7%。γ-Al2O3催化臭氧对废水中的芳香族化合物的共扼取代结构和羰基结构具有很强的降解作用,对废水中的酚类、醇类具有降解效果。GC-MS分析表明,γ-Al2O3负载金属催化臭氧能有效地氧化降解废水中的有机污染物和部分难生物降解的有机物。催化剂具有良好的稳定性和重复使用性。Mn/γ-Al2O3和Mn-Ni/γ-Al2O3催化臭氧氧化反应大致遵循羟基自由基机理。