综述：高效催化臭氧化的实现路径：实际废水处理中的挑战与对策

本综述系统探讨了催化臭氧化技术（AOPs）在废水处理中的研究进展与实际应用瓶颈。文章聚焦复杂水质（如高盐度、干扰物）、催化剂失活及臭氧传质效率三大核心挑战，提出参数优化、新型催化剂开发（如过渡金属负载Al2O3）和工艺强化等解决方案，为构建高效稳定的废水深度处理体系提供理论支撑。

　　

引言
水资源污染与短缺问题日益严峻，联合国《2024年世界水发展报告》指出全球半数人口面临阶段性严重缺水。废水回用成为缓解危机的关键策略，而高级氧化工艺（AOPs）因其能高效降解难降解有机物（如通过·OH和·O₂^?自由基的氧化作用）成为研究热点。其中，催化臭氧化技术凭借强氧化性和操作简便性，在石化、制药等工业废水处理中广泛应用。

技术分类与机制
催化臭氧化分为均相与非均相两类。均相催化依赖过渡金属离子（如Fe²⁺、Mn²⁺）催化臭氧分解，但存在金属流失和二次污染风险；非均相催化采用固相催化剂（如金属氧化物/碳基材料），通过表面活性位点吸附臭氧或污染物，实现高效降解与催化剂回收。

应用现状与挑战
实际应用中，废水成分波动（如盐分、有机物竞争吸附）、催化剂活性衰减（如活性位点堵塞）及臭氧传质受限（气液界面阻力）显著降低处理效率。例如，某石化废水处理中，Al₂O₃负载Mn催化剂因有机质覆盖导致活性下降30%。

解决策略

1. 参数优化：调节pH至弱酸性（pH 5-6）可提升·OH产率；
2. 催化剂设计：开发核壳结构催化剂（如CeO₂@C）增强抗中毒能力；
3. 传质强化：采用微气泡发生器将臭氧传质效率提升50%；
4. 工艺耦合：与生物处理联用，降低运行成本。

未来展望
需突破低成本催化剂规模化制备、智能调控系统开发等瓶颈，推动该技术从实验室走向工程化应用。