垃圾渗滤液属于难降解有机废水,具有成份复杂、毒性强、色度高、污染物浓度高、可生化性差等特点。传统的“预处理+生化处理”工艺很难使它得到彻底降解,为了达到排放要求,非常有必要对它进行深度处理。催化臭氧氧化技术对有机污染物具有高效降解能力,并且工艺易实施、易操作、成本较低,因此在垃圾渗滤液的深度处理领域具有广阔的应用前景。在本文研究中,选择TiO₂作为催化剂,采用碳化热解法在它表面生成石墨烯层,制得石墨烯改性TiO₂催化剂。另外,为了解决粉末催化剂的固定化问题,将改性催化剂负载于微滤膜表面,制得石墨烯改性TiO₂/PTFE复合膜,并将它用于催化臭氧氧化降解垃圾渗滤液的研究中。具体研究内容包括:（1）制备石墨烯改性TiO₂催化剂,考察热解温度、碳源投量、固化剂投量等因素对催化剂活性的影响,筛选出性能优良的催化剂;（2）将催化剂与有机膜复合,制备石墨烯改性TiO₂/PTFE复合膜,对复合膜的微观形貌、水通量、亲水性等性质进行表征,考察复合膜的催化臭氧氧化活性;（3）采用石墨烯改性TiO₂/PTFE复合膜催化臭氧氧化深度处理垃圾渗滤液,考察臭氧投量、溶液p H值、回流比等因素对处理效率的影响,并监测复合膜的污染情况。研究结果表明,热解温度、碳源投量、固化剂投量等制备条件均对石墨烯改性TiO₂催化剂的催化活性有影响作用。热解温度700℃、碳源投量1.2g,固化剂投量0.3g（TiO₂投量为3g）的条件下,制得的改性催化剂具有最佳催化活性。对石墨烯改性TiO₂催化剂进行SEM、XRD、Roman、NH₃-TPD、BET、p Hzpc等一系列表征,证明在TiO₂催化剂的表面确实生成了石墨烯层,而且改性过程使TiO₂催化剂的表面酸性增强、比表面积增大、等电点升高。石墨烯改性TiO₂催化臭氧氧化降解溶液中对氯苯甲酸（p-CBA）的过程遵循伪一级反应动力学规律,提高催化剂和臭氧的投量有助于促进p-CBA的降解,溶液p H值在2～10的范围内,催化臭氧氧化过程对p-CBA均有良好的去除效果。叔丁醇抑制实验和羟基自由基的EPR检测实验分别从间接、直接的角度证实了石墨烯改性TiO₂催化剂可促进臭氧分解并产生羟基自由基。制备并表征了石墨烯改性TiO₂/PTFE复合膜,由SEM照片可观察到,催化剂颗粒完全覆盖了原微滤膜的表面,而且随着催化剂负载量的提高,膜表面出现颗粒聚结和致密化现象。复合膜的水通量低于原微滤膜,而亲水性却有明显改善。催化臭氧氧化测试实验结果表明,复合膜很好地保留了石墨烯改性TiO₂催化剂的催化活性。采用复合膜催化臭氧氧化工艺深度处理垃圾渗滤液,可有效降低废水的色度、浊度、COD、TOC、UV₂₄₅等污染指标,其中COD值降至100mg/L以下,达到规定排放标准。另外,经过处理之后,垃圾渗滤液中检出的有机污染物由47种减少为33种。综合而言,石墨烯改性TiO₂/PTFE复合膜催化臭氧氧化过程对垃圾渗滤液有良好的深度处理效果。