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随着我国工业化发展与城市化进程的加快,难降解有机废水的种类与排放量日益增多,对水体环境和人类健康产生巨大的威胁。高级氧化是利用外界附加条件产生羟基自由基将难降解有机污染物在较短的时间内矿化的工艺。臭氧催化氧化技术作为高级氧化技术的一种,相对于其他高级氧化工艺具有适用范围广、操作简单等优势,其技术的关键在于催化剂的制备以及应用,目前对催化剂的活性组分的研究主要集中于过渡金属氧化物,但过渡金属氧化物容易受水体水质影响存在离子溶出对环境造成二次污染的风险,MgO作为清洁材料并具有较高的催化活性,但是粉末状催化剂难以回收再利用,因此本课题以氧化铝(γ-Al2O3)小球为载体采用浸渍法制备了 ZnO-MgO/γ-Al2O3催化剂,降低了重金属离子溶出对水体造成二次污染的风险,并对制备过程中活性组分负载量、催化剂干燥温度及时间、焙烧温度及时间进行优化;并以甲基橙(MO)作为难降解有机废水的代表,探究了臭氧流量、臭氧浓度、甲基橙初始浓度以及甲基橙初始pH值对臭氧催化氧化过程的影响,对该反应过程的机理进行了初步推断;并对制药废水、化工园区废水、垃圾渗滤液废水等多种实际难降解有机废水进行处理。论文得出以下主要结论:(1)ZnO-MgO/γ-Al2O3催化剂的制备条件为活性组分负载量为2 mmol/g,ZnO:MgO(摩尔比)为1:3,干燥温度100℃、干燥时间4 h、焙烧温度400℃、焙烧时间2h,在臭氧投加量相同的条件下,臭氧催化氧化可比臭氧氧化对甲基橙的去除效果提高45%。(2)在中性条件下处理初始浓度为90mg/L,体积为2L的甲基橙模拟废水的小试实验中,臭氧投加量与甲基橙质量比为3.5:1时,臭氧催化氧化对甲基橙废水TOC去除率可达到96.53%,比单独使用臭氧氧化提高47.19%,臭氧催化氧化可实现甲基橙废水深度矿化。(3)由于羟基自由基极其不稳定,难以被定量测量,因此在臭氧催化氧化反应体系中加入自由基抑制剂叔丁醇,发现在有叔丁醇存在的条件下,臭氧催化氧化效果受到明显抑制,说明该过程有羟基自由基的产生,同时该催化剂对有机污染物有一定程度的吸附作用,并且吸附作用加快了反应的进行,因此该反应体系遵循催化剂表面配位络合和羟基自由基(·OH)二者相结合的反应机理。(4)在处理COD为220 mg/L的化工园区废水与COD为228 mg/L的制药废水时发现,当出水COD满足GB 18918-2002时,臭氧催化氧化所需成本分别为臭氧氧化的1/5与1/3;在处理COD为560 mg/L的垃圾渗滤液超滤出水时发现,当出水COD满足GB/T 31962-2015标准时,臭氧催化氧化所需成本仅为臭氧氧化的1/2。ZnO-MgO/γ-Al2O3催化剂极大的降低该反应过程所需能耗。经过4次以上对甲基橙模拟废水的处理,ZnO-MgO/γ-Al2O3臭氧催氧化对TOC去除率仍保持96%以上,说明该ZnO-MgO/γ-Al2O3催化剂具有较高的催化活性及稳定性,ZnO-MgO/γ-Al2O3臭氧催化氧化在难降解有机废水的深度处理方面具有一定的应用前景。