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本文研究来自于“十二五”太湖水专项课题中的国家水体污染控制与治理科技重大专项——园区化乡镇工业废水富营养污染物深度削减及资源化成套技术研究与工程示范课题，乡镇工业园区尾水深度处理回用成套技术研究与工程示范子课题(20120zx7101-003-003)，针对化工园区生化尾水中残留的难降解有机污染物，开展非均相催化臭氧氧化为核心的深度处理技术集成研究，使尾水能够稳定达到DB32-2007标准以及A排放标准。 本文以陶粒作为催化剂载体，以Ti(SO4)2、 Fe(NO3)3、Mn(CH3COO)2作为前躯溶液，采用浸渍法制备了单组份负载型催化剂TiO2/陶粒、Fe2O3/陶粒、MnO2/陶粒，不同配比的双组份负载型催化剂TiO2-Fe2O3/陶粒，TiO2-MnO2/陶粒，Fe2O3-MnO2/陶粒，以及三种组分掺杂的TiO2-Fe2O3-MnO2/陶粒。在查阅大量文献的基础上，确定了负载不同金属氧化物时的最佳制备条件。 本文采用半连续流动的方式，以化工园区生化尾水的COD去除率、UV254去除率、Abs、A3/A4作为指标，考察了不同催化剂对臭氧氧化处理生化尾水的催化效能。陶粒的吸附实验表明，陶粒的多孔结构有利于有机物吸附在催化剂表面从而有利于臭氧的氧化，但陶粒自身表现不出催化臭氧氧化的能力;同等实验条件下，单组份金属氧化物催化剂的催化效能依次为TiO2/陶粒＞MnO2/陶粒＞Fe2O3/陶粒;与单组份催化剂相比，同等浓度浸渍液制备的双组份催化剂催化活性有所提高，金属氧化物在负载过程中有明显的协同作用，TiO2-Fe2O3/陶粒催化剂的催化活性随着浸渍液中钛离子浓度比例的升高而升高，随着铁离子浓度比例的升高而降低，TiO2-MnO2/陶粒催化剂的催化活性随着浸渍液中钛离子浓度比例的升高而升高，随着锰离子浓度比例的升高而降低，Fe2O3-MnO2/陶粒催化剂的催化活性随着浸渍液中锰离子浓度比例的升高而升高，随着铁离子浓度比例的升高而降低，配比为1∶1的双组份催化剂的催化活性依次为TiO2-MnO2/陶粒＞TiO2-Fe2O3/陶粒＞Fe2O3-MnO2/陶粒。在选择催化活性较高的催化剂的同时考虑到经济因素以期大规模推广，实验室开发的最佳复合催化剂TiO2-Fe2O3-MnO2/陶粒的配比为Ti∶Fe∶ Mn=3∶1∶3。 对实验室制备的新型复合催化剂TiO2-Fe2O3-MnO2/陶粒做了催化臭氧氧化实验条件影响因素分析，实验结果表明，TiO2-Fe2O3-MnO2/陶粒/O3体系受到催化剂投加量、臭氧浓度、臭氧气量、溶液pH等因素的影响，最佳实验条件为催化剂投加量100g/L、最佳臭氧浓度20mg/L、最佳臭氧气量100ml/min、最佳pH=9。通过在反应溶液中投加自由基抑制剂的方法证实了催化臭氧氧化体系反应过程中遵循羟基自由基反应机理。同时还对处理前后的水样做了亲疏水分离实验，结果表明，生化尾水中溶解态有机物中亲水性有机物较少，多为疏水性有机物，催化剂的存在显著促进了生化尾水中大分子、芳香族或共轭双键结构等疏水性有机物的降解。