煤化工废水排放量大、色度高、水质成份复杂,经过生化处理后其尾水中仍含有大量的难降解有机污染物。多相催化臭氧氧化技术是一种高效、经济、安全、绿色的深度处理技术,在工业废水的深度处理领域展现出了良好的应用前景,而多相催化剂的效能是决定该技术应用效率的关键因素。Mn、Ti、Mg的氧化物均属于目前较常用的多相催化剂,鉴于煤化工废水中有机物的种类比较繁多,单一类型催化剂往往不能获得满意的催化降解效果,开发适用于煤化工废水的金属复合催化剂显然具有更大的实用意义。因此,本研究选择将Mn、Ti、Mg元素负载于活性γ-Al2O3小球上,制备负载型金属复合催化剂并用于煤化工废水的催化臭氧氧化处理中。实验中考察了金属负载量、焙烧温度等制备条件对催化剂活性的影响,并对比了单组分、双组分、三组分金属负载型催化剂的效能。实验结果表明,在单组分催化剂中,Mn/Al2O3的催化性能明显优于Ti/Al2O3和Mg/Al2O3。双组分催化剂的活性均低于Mn/Al2O3,而三组分催化剂在一定程度上体现出了协同作用。焙烧温度为550℃,Mn、Ti、Mg元素负载量分别为1.5%、3.0%、2.0%条件下制备的Mn-Ti-Mg/Al2O3催化剂表现出了最佳催化效能,可使废水的COD、UV254去除率分别达到69.27%、91.22%。几种金属负载型催化剂对煤化工废水中有机污染物的吸附能力均较弱,说明有机物的去除过程主要依赖于催化臭氧氧化反应。另外,金属负载型催化剂对液相臭氧分子具有较强的分解作用,其催化活性与分解臭氧能力呈正相关。对几种催化性能较优的单组分、双组分和三组分金属负载型催化剂进行了SEM、EDS、BET、XRD、XPS、pHpzc等性质表征。结果表明,Al2O3载体经过金属负载之后,其平均孔径增大、比表面积降低,而金属负载型催化剂的比表面积和催化活性之间存在良好的相关性。Mn、Ti、Mg元素在催化剂中主要以MnO2、TiO2、Mg O的形式存在。另外,金属负载过程使催化剂的等电点降低。考察实验条件对Mn-Ti-Mg/Al2O3催化臭氧氧化处理效果的影响,结果表明,提高催化剂投量、臭氧投量、溶液pH均可进一步提高废水COD的去除率。经过Mn-Ti-Mg/Al2O3催化臭氧氧化处理之后,煤化工废水中的COD、BOD5、NH3-N等指标符合炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012）。GC-MS分析结果表明,煤化工废水中共检出28种有机污染物,以酚类污染为主。经过催化臭氧氧化处理之后,废水中检出的有机物种类数和有机物的总峰面积均有大幅度降低。