多相催化臭氧氧化技术具有高效、稳定、以及催化剂可重复使用等优点,成为近年来催化臭氧氧化的研究热点之一。但是,目前大多数针对多相催化臭氧氧化的反应机理都缺乏系统且深入的研究,大都局限于理论上的推测。本论文首先研究了臭氧在催化剂的作用下对污染物的降解情况,揭示了催化臭氧氧化的机理;并基于催化剂催化臭氧的规律,设计目标性催化剂,以催化臭氧氧化降解医药类污染物——布洛芬（IBU）为例,研究它的降解情况以及在反应过程中抑制有毒副产物溴酸盐的生成。最后,探索将催化剂固定化的方法,通过固定床连续性实验考察其应用于实验室配水的连续性水处理工艺的可行性。主要研究内容和结果如下:1.基于臭氧与催化剂的作用规律,设计并成功制备出Lewis酸性位强化的催化臭氧氧化的介孔催化剂Fe-Al-SiO₂。该催化剂对催化臭氧降解IBU有良好的催化活性和稳定性。表征结果表明了Fe和Al在SiO₂载体的高度分散,而且极大的增加了SiO₂表面的Lewis酸性位。原位衰减全反射红外光谱和电子顺磁共振光谱证实臭氧在催化剂的Lewis酸性位上分解产生活性原子基团。并且Fe³⁺和Fe²⁺的相互转化可以促进臭氧分解。而催化剂中的金属元素与Lewis酸性位共同作用促进臭氧分解产生更多的^·OH和O₂^·-,从而对IBU有最高的矿化率。同时,在含IBU和溴离子的配水中,催化剂能够有效阻断臭氧氧化过程中溴酸盐的生成,研究证实了由于O₂^·-的生成催化剂在反应过程中会产生Fe²⁺/Fe³⁺电子对,Fe²⁺能够还原溴酸盐,同时催化剂对溴酸盐生成过程的中间活性物种次溴酸（HBr O）也具有分解作用,进而共同实现了溴酸盐生成的控制。在实验的过程中,还发现了腐殖酸（HA）与污染物之间对于催化剂活性位点的竞争关系,HA的存在会降低催化臭氧的降解效果。2.制备了Lewis酸性位增强的介孔γ-Cu-Ti-Al₂O₃催化剂。γ-Cu-Ti-Al₂O₃对IBU、苯妥英、苯海拉明和环丙沙星等4种常见难降解污染物表现出较高的催化活性和稳定性。从表征结果来看,Cu²⁺和Ti⁴⁺掺杂进入γ-Al₂O₃骨架形成Al-O-Ti和Al-O-Cu键,Ti和Cu的存在增强了γ-Al₂O₃的Lewis酸性位。而对于Fe、Cu、Ti等金属,多价态金属的电子循环有利于臭氧分解产生^·OH和O₂^·-,并且有机物的存在能促进多价态金属的电子循环,从而产生更多的^·OH和O₂^·-。通过拉曼光谱和电子顺磁共振光谱的检测发现臭氧在γ-Cu-Ti-Al₂O₃表面同时分解产生新的活性原子氧oAl³⁺-*O和过氧物种oTi⁴⁺-*O₂。这些活性基团可以直接使体系中的难降解有机物矿化,降低TOC。同时,在实验中还发现了腐殖酸与污染物之间对活性位点的竞争关系。此外,这种催化剂有多种污染物适应性,有广阔的应用前景。3.制备新型催化剂（铁-铝复合小球）。将催化剂固定化进行固定床连续性实验,设备连续运行100 h,TOC的去除率保持在约50%,重复多次使用后仍有良好的去除率,该复合小球是一种有效的臭氧化催化剂。