近年来,污泥产量增长迅速,污泥中有害成分增多,寻找稳定化、无害化和资源化的污泥处置方案已成为世界性难题。将污泥干化烧制成炭功能性材料是一种行之有效的处置方式。现以污泥炭及其改性后的材料为催化剂,探究其催化臭氧氧化的性能,并建立炭材料催化臭氧氧化降解目标污染物的动力学模型。应用XRD、XPS、SEM、TGA-DSC、BET和p HPZC等多种分析手段表征污泥炭、脱矿物的污泥炭和预氧化的污泥炭,并对其进行吸附和臭氧氧化实验。同时探究了p H、臭氧投加量、催化剂投加量和无机离子浓度等条件对污泥炭和去矿物污泥炭催化性能的影响。参考新Rct模型,进行不同浓度梯度叔丁醇条件下的臭氧氧化实验,利用四种材料的特征反应速率常数,建立污泥炭催化氧化布洛芬的动力学模型。表征结果显示污泥炭中含有C、O、Si、Al和Fe等多种元素,材料表面含有羟基和羰基等多种含氧官能团,去矿物后的炭材料中的杂质大部分被去除,C元素比例升高,p HPZC降低。臭氧氧化实验结果显示,单独臭氧氧化、污泥炭催化臭氧氧化和去矿物污泥炭催化臭氧氧化对脱乙基阿特拉津的降解率分别为59%、90%和97%,而臭氧预氧化处理20 min降低了炭的催化活性。去矿物处理通过影响碳比例,改变了臭氧分解的速率和生成自由基的链式反应速率,提高了材料的催化性能。建立的污泥炭催化氧化布洛芬的动力学模型与实际降解曲线拟合良好。进一步对污泥炭材料进行负载金属的优化,并对制备的负载1.0 wt%Ce的污泥炭进行物理表征和吸附及臭氧氧化实验,同时考察了多项实验参数对其催化性能的影响。参考新Rct模型,建立了其催化氧化布洛芬的动力学模型。表征结果显示Ce3+和Ce4+共存于负载了1.0 wt%Ce的污泥炭表面,反应后Ce3+减少、Ce4+增加。臭氧氧化实验结果显示,负载铈的污泥炭不仅促进了臭氧的分解,还提高了脱乙基阿特拉津的降解率。与实际降解曲线对比,建立的动力学模型拟合效果良好。