催化臭氧氧化技术可用于快速降解各种有机污染物,价格低廉且高效稳定催化剂的选择是该技术的关键环节,过渡金属氧化物中的二氧化锰被认为是一类极具潜力的臭氧催化剂材料。但多数二氧化锰催化剂其臭氧催化活性较低,这是由于其比表面积、孔体积和孔径较小,导致其活性位点暴露量低。以具有较大比表面积、孔体积以及孔径的介孔材料为模板,通过模板法制备介孔二氧化锰,可有效提高催化剂催化活性。臭氧催化剂难以有效回收且容易造成水质二次污染,此外膜分离技术也能处理水中污染物,将催化臭氧氧化技术和膜分离技术相结合处理有机污染物,达到原位降解污染物目的。本论文采用模板法制备高催化活性介孔二氧化锰(S-Mn O_2)催化剂,并采用溶胶凝胶法将二氧化锰剂负载在陶瓷膜上,制备有催化臭氧氧化功能的陶瓷膜。研究内容如下:(1)以介孔分子筛SBA-15为模板,硝酸锰溶液为前体材料,通过模板法成功制备疏松多孔结构的介孔二氧化锰催化剂。其具有较大比表面积、孔体积、孔径以及丰富的表面氧空位,使其有更多表面活性位点暴露量和容易还原的表面吸附氧。以甲Entinostat化学结构基橙和草酸为目标污染物初探究催化剂臭氧催化性能,研究结果表明与未使用模板分子筛SBA-15制备的对照二氧化锰相比较,介孔二氧化锰催化剂具有更高催化活性,其中甲基橙最高降解率为98.37%,草酸降解率为92.96%。并探究改变臭氧流速、催化剂用量、初始溶液浓度、初始溶液PH值和吸附时间对催化剂性能影响,结果表明,当臭氧流速为1 L·min~(-1)、催化剂用量为30 mg·L~(-1)、草酸初始浓度1 m M、溶液初始PH值为4.2以及加入催化剂平衡吸附60 min后,草酸降解率和COD矿化率分别为98.5%和91.6%。此外,对介孔二氧化锰催化剂进行循环实验和环境条件下的性能研究,介孔二氧化锰催化性能稳定且保持较高活性,是非常有潜力的臭氧催化剂。(2)为进一步研究介孔二氧化锰催化臭氧氧化降解草酸的机理,通过自由基清除实验和电子顺磁共振波谱分析,证明催化臭氧氧化过程中产生的活性自由基为羟基自由基和超氧自由基。X-射线光电子能谱和电化学分析结果表明介孔二氧化锰具有较低的平均氧化态、较高的电子转移能力和较多的表面氧空位或表面羟基。上述结果表明,介孔二氧化锰催化剂与吸附臭氧分子之间发生电荷转移,在这个过程中,介孔二氧化锰催化剂表面氧空位不仅充当接收和运输电子的中转站,还加速电子转移;臭氧分解产生活性自由基降解吸附于催化剂表面的草酸。最后,采用溶胶凝胶法在陶瓷膜表面负载Mn O_2催化剂,其表面更为平整均匀。接触角测试分析结果表明负载Mn O_2陶瓷膜亲水特性得到加强,可以更好分离废水中有机物与水。负载Mn O_2陶瓷膜催化性能研LEE011说明书究表明,当臭氧流速为1 L·min~(-1)、草酸初始浓度1 m M时,尺寸为100 mm×100 mm的负载Mn O_2陶瓷膜催化性能相比于陶瓷膜支撑层草酸降解率提高23%。上述结果Spontaneous infection表明负载二氧化锰能提高陶瓷膜催化性能,因此催化臭氧氧化技术和膜分离技术相结合可有效处理有机污染物。该工作制备的介孔二氧化锰催化剂,可以有效提高废水中有机污染物去除效率,为二氧化锰催化剂催化臭氧氧化在污水处理中的推广应用提供了参考。