非均相催化臭氧氧化处理工业废水的研究进展

靳苏娜，吕瑞亮

（1.驻马店职业技术学院，河南驻马店 463000；2.宝鸡市热力有限责任公司，陕西宝鸡 721006）

随着工业化的快速推进，在促进社会经济发展的同时，也带来了诸多环境问题，其中水污染问题较为严峻。冶金、制药、印染、煤化工等工业废水中含有的有机污染物，尤其是难降解有机污染物已经成为工业水处理领域的研究重点，长期饮用或接触被污染过的水，可对人体造成不同程度的危害，短期危害主要有肠道性疾病、传染病等，长期危害可致畸、致癌、致突变。中国是一个水资源匮乏的国家，地区分布不均和水污染等问题不仅制约着经济社会的发展，还对人体健康造成威胁，因此减少水污染和污水处理技术的发展意义深远。尽管中国在水处理领域已经取得令人瞩目的成绩，但废水有机污染物处理技术的清洁性、低碳性、环境经济性仍有很大的发展和提升空间。

臭氧具有强氧化性，可在低温下发生氧化反应，因其高效的氧化效果和温和的反应条件，臭氧氧化技术正在逐步替代工业生产过程中的催化氧化和高温氧化技术［1］，同时在与其他技术联用过程中，也获得了非常显著的成果［2］，如混凝-臭氧技术可有效降低废水悬浮物含量；臭氧-生化技术可提高难降解废水的可生化性；臭氧-膜处理技术可使悬浮物、浊度、色度等达标排放；臭氧-活性炭/陶瓷膜耦合技术可根据废水污染物特征，实现精准、高效处理。催化臭氧氧化技术可提高废水有机污染物的矿化率，根据催化剂的不同，可将催化臭氧氧化技术分为均相和非均相，本文主要介绍了3种非均相类催化剂：1）金属氧化物催化剂，如单金属氧化物、复合金属氧化物、以金属氧化物为载体；2）碳基催化剂，如掺杂杂原子、碳基载体；3）非金属类载体催化剂，如SiO2载体。

目前，正在研究和已经应用的非均相类催化剂种类和数量较多，但催化剂反应效果和适用条件等相关研究较少，对相关从业者选取催化剂的指导意义有限，其次催化剂应用后的环境经济性、清洁性及使用寿命等大多局限于实验室阶段。本文归纳总结了非均相催化臭氧氧化技术降解废水有机污染物的原理，重点综述了不同催化剂的适用条件、应用效果和影响因素，同时针对现有研究和应用过程中存在的问题，展望了非均相催化臭氧氧化技术的发展前景。

1 非均相催化臭氧氧化机理

目前，非均相催化臭氧氧化去除有机污染物的机理可以归纳为两类［3］：1）臭氧直接氧化。即催化剂可改善臭氧在液相中的传质和分解速率，同时其巨大比表面上的吸附过程增大了臭氧与有机污染物的碰撞概率，提高了反应速率，臭氧直接氧化可用反应式（1）、（2）表示：

式中：H—X代表有机污染物，X-代表在碱性条件下，有机污染物发生电离反应而带上负电；臭氧属于亲电试剂，易于降解带负电的有机污染物。

2）臭氧间接氧化。即催化剂可加速臭氧分解产生活性物质，提高有机污染物的降解速率。臭氧间接氧化的关键是臭氧在催化剂表面的分解，以金属氧化物类催化剂为例，臭氧在n型和p型氧化物表面会形成不同中间体，进而引发自由基反应，反应过程如式（3）～（6）所示［4］：式中M代表金属元素，臭氧在金属氧化物表面发生分解反应，生成表面结合氧原子（n型）、具有半过氧化物半超氧化物特征的离子中间体（p 型），最终通过一系列自由基反应生成活性物质——羟基自由基。

2 金属氧化物类催化剂

2.1 单金属氧化物催化剂

2.1.1 锰氧化物

锰氧化物（MnOx）储备量充裕，具有易调节、价态多变等优点，逐渐成为替代贵金属催化剂的理想选择。选择同一锰氧化物作为催化剂时，其对不同类型废水的降解效果差异较大，如γ-MnO2对煤化工废水中酚类污染物去除活性最高，但对布洛芬、美托洛尔等制药废水的酚类去除效果较差［5］。α-MnO2含有丰富的氧空位和易还原的表面吸附氧（O2-、O-、OH-），极大地提高了臭氧利用率，对制药废水有机污染物具有较高的降解效率［6］。负载上载体后，锰氧化物可发挥出最优的降解效果，如负载氧化铝可以提高高盐废水的可生化性［7］，负载活性炭（γ-MnO2/AC）可提高印染废水化学需氧量的降解速率［8］。虽然负载载体的锰氧化物可以促进臭氧分子分解为其他活性物质，提高废水降解效率，但仍需加快副产物对降解过程影响机理的研究［7］。

2.1.2 氧化铝

Al2O3具有微孔结构均匀、堆积密度小、机械性能稳定等优点，已经成为工业催化剂中应用最为广泛的载体材料之一。Al2O3有α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O33种晶格结构，其中γ-Al2O3常被用作催化剂和载体使用［9-10］。Al2O3催化剂反应参数的优化是目前研究的重点，有研究表明Al2O3催化臭氧氧化去除2-甲基异茨醇（MIB）过程中臭氧浓度、Al2O3投加量和MIB 初始浓度是影响MIB 去除效果的主要因素［11］。氰化废水、污水处理厂二沉池废水中化学需氧量（COD）的去除同样也会受到臭氧浓度、催化剂投加量、COD初始浓度的影响［12-13］。Al2O3具有双重特性，当用作载体时可提供路易斯酸性和碱性位点，弥补了因羧酸盐吸附导致碱性位点减少的不足，在反应过程中其本身具有的催化活性也可参与降解有机污染物［14］，但现阶段对Al2O3催化剂多集中于载体性能的研究，忽视了其作为载体时的催化性能。单金属氧化物类催化剂催化臭氧氧化有机污染物的特点如表1所示。

2.2 复合金属氧化物催化剂

2.2.1 双金属氧化物

氧化铈（CeO2）因具有丰富的氧空位和低氧化还原电位，在降解有机污染物中表现出优异的催化活性。在锰氧化物中添加CeO2可充分发挥双金属氧化物的协同效应，即锰氧化物提高活性物种价态，CeO2增加催化剂比表面积上的吸附点位［15］，并抑制溴酸盐的产生［16］。SHAO等［17］采用重力辅助浸渍法制备Ce-MnOx/γ-Al2O3催化臭氧氧化硝基苯，催化过程表明Ce（Ⅳ）/Ce（Ⅲ）和Mn（Ⅳ）/Mn（Ⅲ）的氧化还原反应对臭氧分解为活性氧具有协同作用。LIU等［18］也通过研究发现Mn（Ⅲ）/Mn（Ⅳ）和Ce（Ⅲ）/Ce（Ⅳ）之间的协同作用促进了表面羟基（S—OH2+）的质子化，有效提高了高盐废水的可生化性。由于CeO2的热稳定性较差，需特别注意制备和反应温度，避免影响金属分散度和载体稳定性。

铁基催化剂廉价、易获取且无毒，因具有较高的催化活性，在催化臭氧氧化领域应用前景广阔。在锰氧化物中添加铁氧化物可提高催化剂的循环使用性能和矿化性能，还可有效缓解膜法废水处理过程中的膜污染问题［19］。LIANG等［20］将Fe/Mn@γ-Al2O3纳米新型催化剂成功用于催化臭氧氧化降解染料废水中的邻苯二甲酸二甲酯和1-萘酚，实验结果表明，·OH是降解邻苯二甲酸二甲酯和1-萘酚的主要活性基团，而·OH是通过Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）和Mn（Ⅲ）/Mn（Ⅳ）的价态变化产生的。锰铁复合催化剂制备及催化臭氧氧化过程中Fe组分易产生氧化物，并积存在催化剂表面，不利于吸附反应的进行。

铜基催化剂具有价格低廉、毒性低等特点，在促进臭氧、双氧水产生活性基团方面均有应用。SHAO等［21］采用超重力辅助浸渍法制备了Cu-MnOx/γ-Al2O3（HGRPB）催化剂，该催化剂良好的氧化物分散度、丰富的表面氧空位和较高浓度的Mn4+和Cu0，提高了硝基苯的矿化率。其次铜锰复合催化剂具有较低的pH及氧空位数量，使其在弱酸性环境中表现出优异的催化性能。添加协同金属和适量的稀土元素可提高铜基催化剂的稳定性，但要从根本上抑制铜溶出，仍需进一步研究解决［22］。

2.2.2 三元金属氧化物

表2为复合金属氧化物类催化剂催化臭氧氧化有机污染物的特点。随着催化剂制备技术的发展，三元催化剂开始逐步应用。ZHANG 等［23］采用共浸渍法合成了新型三元催化剂Mn-Fe-Ce/Al2O3并用于催化臭氧氧化苯酚，结果表明，三元催化剂可加速臭氧分解为羟基自由基，从而提高苯酚的降解效率，降解过程中Mn2+、Mn3+、Mn4+、Fe2+、Fe3+和Ce3+、Ce4+的氧化还原加速了臭氧的分解。相比双金属氧化物催化剂，三元金属氧化物催化剂可将煤化工生化尾水中COD的去除率提高至61%［24］，主要原因在于添加金属氧化物极大地丰富了催化剂的活性点位，增强了臭氧的氧化性能和催化剂的循环利用率［25］。但三元金属氧化物催化剂因制备成本高，制备过程复杂等原因，其发展和应用较为缓慢。

表2 复合金属氧化物类催化剂催化臭氧氧化特性一览表Table 2 List of catalytic ozonation characteristics of complex metal oxide catalysts

2.3 负载金属氧化物催化剂

2.3.1 氧化铝载体

氧化铝（Al2O3）具有较大的比表面积和较强的表面酸性和吸附性且机械强度高，是催化臭氧氧化技术的优良载体［26］。负载Fe 及其氧化物有利于催化剂的回收和循环利用，还可以提高载体的机械强度［27］，负载Ce 及其氧化物可提供丰富的酸碱点位［17-18］，负载Mn 及其氧化物可提供多变的晶体结构［7］，负载Cu 及其氧化物可提供活性反应中心［21］。除负载金属Fe 、Ce、Cu、Mn 及氧化物外，Al2O3载体负载其他金属和非金属催化材料也有研究报道，杜松等［28］采用MgO-Al2O3催化剂处理煤化工高含盐废水，结果表明MgO-Al2O3催化剂比表面积可达153.5 m2/g，相比臭氧单独氧化，增加催化剂后对COD的去除率可提高至61%。CHEN等［29］采用浸渍法制备了新型钙基催化剂（Ca-C/Al2O3），并用于处理高盐废水，结果表明聚乙烯亚胺（PEI）-聚多巴胺（PDA）涂层中的邻苯二酚基团和活性胺基团作为金属离子的锚定点，加速了分散钙位点（Ca—O 和Ca—N）的形成，而猝灭实验表明活性物质主要以羟基自由基和单线态氧为主。表3归纳总结了以氧化铝为载体的催化臭氧氧化技术去除废水有机污染物的研究成果。

表3 以氧化铝为载体的催化臭氧氧化技术处理有机污染物的应用案例Table 3 Examples of application of catalytic ozonation technologyusing alumina as carrier to treat organic pollutants

2.3.2 分子筛类载体

天然沸石、ZSM-5 等分子筛类催化剂具有均一的分子孔道、酸催化活性和良好的水热稳定性。Fe-Cu/沸石催化剂中Fe2O3、Fe3O4和CuO 等物种呈颗粒状均匀分布于沸石表面，彼此之间的协同作用加快了·OH 的产生，达到高效去除水中苯并三唑的目的［43］。Fe-Z5A 分子筛辅助紫外光臭氧氧化去除废水中环丙沙星（CF）的反应机理遵循羟基自由基机理，其中Fe 作为活性位点加速了羟基自由基的形成，相比其他处理工艺，协同作用下臭氧的利用率更高［44］。ZUO 等［45］采用氨水沉淀法制备了CeO2@HSZSM-5 复合材料，催化剂表面形成的CeO2能够提高表面覆盖氧的还原性，诱导产生更多的氧空位促进氧迁移，大幅提高了磺胺甲恶唑（SMX）矿化率。LI等［46］采用Mn-Fe/ZSM-5催化臭氧氧化降解废水中的硝基苯（NB），结果表明在高重力因子β=20、初始O3质量浓度为25 mg/L、液体流速为60 L/h、初始pH=6时，反应40 min后TOC（总有机碳）的去除率达到72%，自由基淬灭实验表明·OH在超重力催化臭氧氧化反应中起主导作用。相比其他载体，分子筛类载体的催化氧化点位大部分存在于本体溶液中，虽然提高了传质效率，但降低了有机物的吸附作用［47］，其次针对分子筛对与其性质相近污染物的分离与吸附效果不明显的问题，研究人员开发出“非经典”型分离方法，但该类型的分子筛在水处理领域的应用较少［48］。表4列举了以分子筛为载体的催化臭氧氧化去除废水有机污染物的研究成果。表5为负载金属氧化物类催化剂催化臭氧氧化有机污染物的特点。

表4 以分子筛为载体的催化臭氧氧化技术处理有机污染物的应用案例Table 4 Examples of application of zeolite-supported catalytic ozonation for organic pollutants treatment

综上所述，通过添加其他金属及金属氧化物或负载载体后的复合型金属氧化物催化剂，不仅可以发挥单金属氧化物的催化活性，还能利用其他金属及其氧化物的优良性能来提高催化剂的催化性能、使用寿命和抗干扰性［54］。

3 碳基催化剂

碳基催化剂具有比表面积大、微孔结构均匀、化学性质稳定、吸附及催化性能高等优点，在废水处理领域应用较为广泛［55］。目前研究人员主要通过掺杂杂原子、负载碳基载体等方式来提高碳基催化剂的催化效率。

3.1 碳掺杂类催化剂

向碳基催化剂中掺杂其他杂原子可进一步改善碳基载体的化学组成和结构特性。SUN 等［56］在原位N掺杂空心球碳（NHC）并用于催化臭氧氧化酮洛芬（KTP），发现O3/NHC的催化性能优于以羟基自由基反应为机理的催化臭氧氧化过程，与单独臭氧氧化相比，准一级速率常数提高近11 倍，而且在较宽的pH（4～9）和温度（15～35 ℃）范围内具有较高的KTP降解速率。柳晔等［57］通过研究得出石墨烯改性后的催化剂比表面积、总孔容积和平均孔半径均有所增加，对二苯甲酮-4（BP-4）的降解效率明显提升，同时可有效抑制溴酸盐的生成，相比氮化碳改性，石墨烯改性后的CuMn2O4更适合于催化臭氧氧化BP-4。王峰等［58］通过高温煅烧制备了三聚氰胺碳海绵催化剂，并用于催化臭氧氧化降解印染废水，结果表明，三聚氰胺碳海绵具有微孔/介孔结构的三维碳骨架，在973 K 下制备的碳泡沫表现出最高的催化活性，其反应机理遵循羟基自由基催化反应。碳掺杂类催化剂应用前景广泛，但杂原子掺杂量、掺杂位置、反应参数的优化均面临严峻的挑战。

3.2 碳基载体类催化剂

目前，在催化臭氧氧化中应用的碳基载体主要有活性炭、石墨烯、生物炭等。研究报道称与氧化铝载体相比，以碳球为载体，碳化铁（Fe3C）纳米粒子为催化剂的复合型催化剂表现出更高的抗硅性能和TOC 去除率，主要原因在于C 的保护作用，使O3在Fe3C 吸附位点上的活化不受阻碍，加快了臭氧分解产生活性氧的速率［59］。金属及氧化物与碳基载体复合形成的催化剂具有制备成本低、催化活性高的特点，在催化臭氧氧化有机污染物中占比越来越大；与高锰酸盐或高铁酸盐反应后，MnOx/生物炭和FeOx/生物炭催化剂的表面Lewis 酸位可分别提高3.5 和4 倍，阿特拉津的去除效率可分别提高到83%和100%［60］。颗粒状的氧化铜负载在活性炭表面，可将有机大分子物质降解为小分子氧化物，显著提高了有机污染物的氧化率和矿化率［61］。柴铖等［62］系统研究了负载生物炭材料（N-C）对水中布洛芬（IBP）的降解效能及机制，结果表明，反应5 min 后IBP 的去除率高达100%，臭氧利用率提高至46%，淬灭实验进一步证实超氧自由基对IBP 的降解起主导作用。碳基载体由于结构原因机械强度差，使用过程中易发生磨损，故使用寿命不高且更换过程费用较为昂贵，其次与活性组分的融合较差，易造成活性组分流失。表6 列举了以活性炭为载体的催化臭氧氧化去除废水有机污染物的研究成果。

表6 以活性炭为载体的催化臭氧氧化技术处理有机污染物的应用案例Table 6 Examples of application of catalytic ozonation technology using activated carbon as carrier to treat organic pollutants

4 二氧化硅类载体催化剂

SiO2具有比表面积大、吸附性能强、物化性质稳定等优点，是非金属材料中优良的催化剂载体之一。WANG 等［68］采用浸渍法合成了负载氧化铈的二氧化硅催化剂（Ce/SS），与MCM-41载体相比，Ce/SS催化剂对硝基苯的降解活性显著提高，这归因于Ce 改性后的Ce/SS 催化剂表面Lewis 酸性位点明显增加。徐增益等［69］通过提纯纤维中的SiO2组分，合成以SiO2纤维为载体的双金属催化剂，发现当Zn、Co双金属组分质量比为1∶1且反应100 min后，废水COD降解率达到97.1%。为改善多孔状SiO2拉伸强度低，结构稳定性较差等问题，具有核壳结构的SiO2催化剂逐步受到关注。CHEN等［70］合成了具有核壳结构的介孔Fe-Cu/SiO2催化剂，在催化臭氧氧化水杨酸中发现金属组分的包裹及其强相互作用有效抑制了活性组分的溶出，同时与单金属Fe和Cu相比，双金属复合的Fe-Cu/SiO2催化剂矿化率更高。谷精华等［71］采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了球壳结构的CuO-ZnO-SiO2催化剂，并通过正交法优化了反应参数，当催化剂焙烧温度为500 ℃、碳微球含量为10%（质量分数）、氧化铜负载量为4%（质量分数，下同）、氧化锌负载量为6%时，硝基苯去除率最高。CHEN 等［72］制备了具有核壳结构的锰负载C-SiO2-骨架（Mn-CSF）催化剂，催化臭氧氧化草酸的准一级动力学速率常数比Mn-SiO2和原始CSF 分别提高160%和875%，这与催化剂巨大的比表面积和多孔结构密不可分。

5 催化臭氧氧化过程中的影响因素

5.1 pH的影响

废水pH 主要影响催化臭氧氧化过程中臭氧的传质和分解，不同pH 下有机物降解过程略有不同，当pH 较高时反应遵循间接反应机理，pH 较低时则为直接反应，其反应过程的区别在于臭氧的利用率［73］。YUAN等［74］采用氧化铁掺杂后的活性炭催化剂催化臭氧氧化甲酸，结果表明pH 为 3.0 时，反应过程中生成的氧化剂为·OH，并且氧化反应发生在固-液界面和本体溶液中，当pH 为7.3 和8.5 时，催化剂的存在并没有提高甲酸的氧化速率和氧化程度。JAVED等［75］考察了负载铁稻壳灰（Fe-RHA）和花生壳灰（Fe-PSA）两种催化剂催化臭氧氧化去除红霉素的机理和效率，结果表明，在催化剂投加量为0.8 g、温度为25 ℃、初始质量浓度为50 mg/L，Fe-RHA 催化剂在pH 为4.0 时，COD 去除率最高为91%，而Fe-PSA 在pH 为8.0 时，COD 去除率最高为83%。ROSHANI 等［76］比较了3 种催化剂（Mn/Al2O3、Cu/Al2O3和Mn-Cu/Al2O3）在不同pH 和操作条件下去除苯并三氮唑（BTZ）的催化性能，结果表明：在中性pH下，Cu/Al2O3催化剂在15 min内矿化率接近90%；在pH=2 时，Mn/Al2O3催化剂的臭氧分解速率最快，BTZ 矿化率可达75%；在碱性环境下，Cu/Al2O3催化剂表现出微弱的催化活性，而Mn-Cu/Al2O3催化剂在30 min内矿化率可达77%。

5.2 臭氧浓度的影响

臭氧浓度是催化臭氧氧化降解有机污染物的重要影响因素之一。EL HASSANI等［77］采用Ni基层状双氢氧化物纳米材料降解印染废水中的甲基橙（MO），结果表明，随着臭氧浓度的增加，MO 变色及反应速率明显加快，反应60 min 后COD 去除率最大为72%。然而针对不同催化剂和降解目标物，并不是臭氧浓度越高催化降解效率越高，THUANGCHON 等［78］考察了O3、颗粒活性炭（GAC）和O3/GAC 催化剂对糖厂天然地表水混合出水中溶解性有机碳（DOC）的去除效果，在单独臭氧实验中发现随着臭氧流量的增加，DOC 的去除率逐渐降低，对于相同的DOC去除量，O3/GAC 比单独O3节省了约50%的臭氧流量。

5.3 催化剂用量的影响

催化剂为吸附、降解过程提供反应场所。相同臭氧浓度下，随着催化剂用量的增加，活性位点增多，可有效提高催化效率。TAN等［79］研究了Fe、Mn、Cu 3 种金属氧化物类催化剂对聚乙烯醇的降解效果，结果表明：聚乙烯醇的降解效果随Fe2+浓度的增加而增加，并达到最大降解率为85%，随着Mn2+浓度的增加而降低，最佳Mn2+质量浓度约为5 mg/L，降解率为85%；加入Cu2+后在其质量浓度为35 mg/L时降解率为53%。以石墨烯为载体的催化剂其催化效果与臭氧氧化程度有关，有研究表明石墨烯的氧化程度越高，表面形成羟基和羧基的含量越高，故过氧氧化石墨烯（oGO）催化效率远高于氧化石墨烯（GO）和非氧化石墨烯（nOG）［80］。

5.4 其他因素影响

工业废水成分复杂，除含有有机污染物外，酸根离子也会影响催化氧化过程，氧化铝基双金属（Mn-CeO@γ-Al2O3/O3）复合催化剂臭氧氧化降解环丙沙星（CIP）过程中，SO42-会抑制CIP 的矿化，当Cl-存在且浓度较低时（质量分数为0.5%），CIP 的矿化得到改善；当Cl-浓度过高时（质量分数≥1.5%），残余的氯化物（Cl2、Cl2-和ClO-）会对CIP 的矿化产生抑制作用［18］。碳酸根和碳酸氢根离子对羟基自由基具有清除作用，在以活性炭为载体的铁基催化剂（Fe/AC）催化臭氧氧化处理造纸废水过程中，碳酸根和碳酸氢根离子的存在会对COD 的去除产生抑制作用［81］。

6 结论及展望

非均相催化臭氧氧化技术具有处理效率高，能耗低、处理过程对环境影响小等优点，已经成为深度处理废水中有机污染物的主流技术。Mn 及其氧化物可提供多变的晶体结构，Ce及其氧化物可提供丰富的酸碱点位，Fe及其氧化物可提高催化剂的循环使用性能和矿化性能，Cu及其氧化物可提供活性反应中心；Al 基负载型催化剂具有比表面积大、孔径分布均匀、制备成本可控等优点，未来可实现规模化量产，发展前景广阔；分子筛类催化剂具有均一的分子孔道和酸催化活性，但因原材料成本高、制备过程复杂，限制了其推广应用；碳基负载型催化剂本身不仅具有良好的吸附性能，还可催化臭氧产生活性基团，但使用寿命不理想、负载金属活性组分易溶出等问题需进一步研究解决；核壳结构的SiO2类催化剂催化性能和应用效果较为稳定，未来发展空间巨大。

pH、臭氧浓度、催化剂用量等均会不同程度地影响非均相催化臭氧氧化的降解效率。pH 主要影响催化臭氧氧化过程中臭氧的传质和分解，还决定着酸性点位的数量；增加臭氧浓度可提高催化氧化效率，但达到最佳浓度后，则会降低降解效率。相同催化剂用量下，过量的臭氧浓度不仅不能提高催化效率，还会增加处理工艺末端臭氧含量，对大气环境产生影响；相同臭氧浓度下，催化剂用量的增加会造成有机物与臭氧的竞争吸附，不利于产生活性物质。

随着废水深度处理技术的不断发展和应用，废水污染物“净零”排放有望实现。非均相催化臭氧氧化技术的核心在于低能耗、高效率、清洁化催化剂的研究与应用，同时针对现有催化剂应用过程中存在的问题，未来发展应考虑以下3点：1）制备工艺决定着催化剂的成型状态和物化性质，未来应加快制备工艺的优化，实现清洁化、低耗能、全过程控制功能，减少副产物的生成量；2）现有催化剂均存在使用寿命不佳、活性组分流失、环境经济性不理想等问题，未来应加快、加深催化臭氧氧化反应机理的研究，尤其是改性后的协同机制，包括催化剂性能与其合成、失活的关系，催化剂与目标去除物的降解途径；3）反应参数是催化剂发挥最大效能的关键，未来应加快优化各类催化剂的反应参数，针对部分重点行业废水难降解有机物，建立可复制、易于操作的处理模型并推广应用。