本文首先综述了臭氧的物理化学性质和在水处理方面的应用经验,重点探讨了近年来发展起来的金属催化臭氧化技术。基于臭氧水处理领域的研究现状和一些不足,提出了本论文的研究目的和主要任务。本论文的研究内容主要包括三部分:单独臭氧化降解对苯二甲酸的动力学及机制研究;Fe²⁺/Fe³⁺催化臭氧化降解苯酚的研究;Mn²⁺催化臭氧化降解草酸的定量化解析。上述研究结果对推动臭氧类水处理技术（特别是催化臭氧化水处理技术）在实际中的应用具有重要意义。在第四章中,研究了臭氧化对苯二甲酸（TA）的降解效率,并对该过程的动力学特性和降解机理进行了探讨。结果表明,TA与臭氧的反应速率常数k_O3-TA为（0.047±0.010） L·mol^-1·s^-1,与羟基自由基的k_OH-TA为2.28×10⁹ L·mol^-1·s^-1,以上结果与TA臭氧化降解的表观反应速率常数相一致。采用高效液相色谱（HPLC）和离子色谱（IC）分析了TA降解过程的中间产物,其中主要包括苯甲酸、酒石酸、甲酸和草酸,在此基础上提出了臭氧化TA的可能降解历程。第五章的研究结果表明,在一定条件下,在苯酚的臭氧化降解过程中,臭氧分子与苯酚及苯氧负离子的直接反应是苯酚降解的主要原因。Fe²⁺和Fe³⁺对臭氧化降解苯酚均具有催化作用,其中Fe²⁺的催化效果更佳。Fe²⁺催化降解苯酚的机理是:苯酚在臭氧化降解过程中产生了H₂O₂,分别同臭氧和Fe²⁺形成了O₃/H₂O₂和Fenton体系这两种高级氧化技术,从而提高苯酚的去除。经分析并计算表明,不同体系R_ct值的大小为:O₃/Fe²⁺>O₃/Fe³⁺>O₃。这个结果也与苯酚的降解效果相一致。在第六章中,利用Mn²⁺/O₃氧化体系降解了草酸,从动力学角度探讨并定量化解析了Mn²⁺催化臭氧化降解草酸的作用机制。结果表明,加入Mn²⁺能明显提高臭氧化降解草酸的效率,体系R_ct值也有所增大。Mn²⁺/O₃降解草酸的途径主要包括以下三种方式:第一,臭氧的直接氧化反应;第二,羟基自由基（水中溶解臭氧分解产生）的氧化反应;第三,Mn⁴⁺和Mn⁷⁺等高价锰对草酸的氧化反应。溶液pH不但直接影响Mn²⁺/O₃降解草酸的效率,而且还决定了三者的贡献大小。在本实验条件下,当pH为2.9时,Mn²⁺/O₃降解草酸的表观反应速率常数为28.280×10^-4s^-1,三者对草酸降解的百分比贡献为:f_O3:f_OH:f_rest=2.1:19.0:78.9;当pH为5.3、8.0和10.0时,草酸降解的表观反应速率常数分别为1.597×10^-4s^-1、1.535×10^-4s^-1和1.545×10^-4s^-1,三者的百分比贡献分别为:f_O3:f_OH:f_rest=24.9:28.4:46.7、f_O3:f_OH:f_rest=23.6:54.5:21.9和f_O3:f_OH:f_rest=19.6:74.4:6.0。