臭氧催化氧化技术对有机污染物的降解能力较强并且易于操作管理,这些显著优势使其在污水处理领域被广泛采用。其中均相臭氧催化氧化技术存在对臭氧利用率低、矿化率低等明显缺陷。而非均相臭氧催化氧化技术则采用以多孔材料制备载体,负载金属氧化物作为活性组分制得易于回收再利用的固体催化剂,能够弥补均相臭氧催化氧化技术存在的部分缺陷。催化剂的性能对催化臭氧氧化反应效能起着决定性作用,因此本文将围绕固体催化剂的制备及催化性能展开探究。本文首先对用硅藻土-膨润土复合材料制备催化剂载体的工艺参数开展研究,通过对比对氯苯甲酸(p-CBA)去除率,确定了制备载体的最佳条件:硅藻土、膨润土、粘结剂(硅酸钠)的最佳质量配比为2:1:2;最佳硬化温度为300℃、硬化时间为2.5 h;之后,选用浸渍法将硝酸钴负载到载体上,确定了制备Co₃O₄基复合催化剂的最佳实验条件:最佳浸渍浓度为0.5 mol/L;最佳焙烧温度为400℃、焙烧时间为4 h。采用BET、XPS、SEM、EDS、FTIR、XRD等技术对制得的Co₃O₄基复合催化剂进行表征,所得结果均可证明Co₃O₄已成功负载到载体上。通过对比p-CBA去除率及TOC去除率,确定了Co₃O₄基复合催化剂/O₃体系的最佳实验条件:溶液初始pH值为9.5;溶液中臭氧投加量为1.5 mg/L;催化剂投加量为15 g/L;p-CBA溶液初始浓度为10mg/L。此条件下Co₃O₄基复合催化剂/O₃体系的p-CBA去除率在30 min内达到100%,TOC去除率达到55.1%;载体/O₃体系的p-CBA去除率与TOC去除率分别为76.4%与37.1%,Co₃O₄基复合催化剂/O₃体系的降解效能明显高于载体/O₃体系,由此可知催化剂表面负载的Co₃O₄大大提升了复合催化剂的催化活性。随后对催化臭氧氧化p-CBA的实验进行了动力学特征分析,在对实验数据进行动力学拟合后,证实其符合一级反应动力学,并得出催化剂投加量、溶液初始p H值以及臭氧浓度与降解反应速率呈正相关,溶液初始浓度与降解反应速率呈负相关。加入叔丁醇作为自由基抑制剂,验证本实验以羟基自由基作为反应的主要活性物质。采用HPLC-MS技术分析p-CBA降解过程中产生的中间产物,推断出p-CBA的降解路径中发生了苯环开环、脂肪族链式化合物氧化等反应。