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催化湿式氧化法(CWOP)是一种处理高浓度难降解有机废水的有效方法，它具有广阔的应用前景。催化湿式氧化的关键技术是研究出高效、稳定、廉价的催化剂。ZrO2是一种同时拥有酸性、碱性、氧化性和还原性的金属氧化物，属于p-型半导体，易于产生氧空穴，作为催化剂载体，可与活性组分产生相互作用。过渡金属掺杂的立方晶相ZrO2是一种催化氧化活性极高的催化剂，其对挥发性有机气体的催化氧化研究已有广泛研究，但将其应用于CWOP的研究还较为鲜见，因此研究其在CWOP中的催化作用是十分有意义的。
本文采用共沉淀法首先制备了一系列过渡金属(Cu，Mn，Co，Fe，Ni，Cr)掺杂的立方晶相ZrO2二元催化剂。采用250mL间歇式反应釜和浓度为2.1g·L-1的苯酚模拟废水，在反应温度150℃、初始压力为3.5Mpa、催化剂用量1.5g、反应时间90min的条件下，COD去除率为12.6％-83.1％，其催化活性顺序为：Cu-ZrO2＞Mn-ZrO2＞Co-ZrO2＞Ni-ZrO2＞Cr-ZrO2＞Fe-ZrO2，在此条件下空白试验的COD去除率为11.0％。温度、催化剂用量、停留时间(68min内)是影响COD去除率的主要因素。
在二元催化剂的基础上用同样的方法制备了Cu-Mn-ZrO2三元催化剂，并对催化剂的制备条件如活性组分配比和焙烧温度进行了优化。通过X射线衍射、BET比表面积测定和透射电子显微镜等表征手段揭示了催化剂的微观结构。采用250mL间歇式反应釜和浓度为2.1g·L-1苯酚模拟废水进行催化湿式氧化，反应条件为：温度150℃、初始压力为3.5Mpa、催化剂用量1.5g和反应停留时间75min。并用ICP发射光谱仪测定了反应后溶液中的Cu2+、Mn2+、Zr4+的含量。试验结果表明：Cu与Mn摩尔比为6∶4，焙烧温度为550℃，即550℃-Cu0.6-Mn0.4-ZrO2催化剂有较高的催化活性和稳定性。该催化剂在上述反应条件下COD去除率达到91.6％。进一步研究了550℃-Cu0.6-Mn0.4-ZrO2催化剂在催化剂用量、反应时间、反应温度、pH值等因素对催化活性的影响。综合考虑处理效果、设备及运行费用，较理想的反应条件为：温度为150℃、催化剂用量0.5g、反应时间60min、pH值为苯酚配水的原始值(约为5.80)，在此条件下COD去除率为85.8％。与Cu-ZrO2催化剂相比，在处理效果基本相同的情况下，550℃-Cu0.6-Mn0.4-ZrO2催化剂的催化剂用量减少了三分之二，反应停留时间也减少了15min，催化剂活性组分的溶出也得到了有效的控制。湿式氧化反应中废水的pH值与COD的去除率、活性组分的溶出有着密切的关系，当pH值小于11.0时，COD的去除率相对较高，活性组分的溶出也相对较大；当pH值大于11.0时，COD的去除率相对偏低，活性组分的溶出急剧下降，特别是pH=13时，Cu2+的溶出为6.057μg·mL-1、Mn2+的含量仅为0.0539μg·mL-1。