石化废水组成复杂,可生化性差,是典型的有毒难降解工业废水。2017年《石油化学工业污染物排放标准》（GB 31571-2015）开始实施后,我国石化污水处理厂迎来了一次集中处理技术升级,其中大多采用了以臭氧/臭氧催化氧化为核心的深度处理工艺。催化剂作为此工艺的核心,极大程度上决定着废水的处理效果。因此,根据废水的水质,选择高效催化剂并建立筛选的准则具有重要意义。本文以北方某石化污水处理厂二级出水为研究对象,采用A、B、C、D四种具有代表性的市售非均相催化剂,对其吸附、催化性能以及工程经济性进行比选研究,探究了不同催化剂对有机物去除的差异性及原因,并依此建立了催化剂的比选机制,为催化剂的选择指明了方向。本研究从吸附平衡时间、饱和吸附量和吸附速率等多方面考量,对催化剂的吸附性能进行比选研究。试验结果表明,反应120 min后A、B、C、D四种催化剂饱和TOC吸附量分别为4.86、1.80、5.76、7.57 mg/L,在10 min内吸附速率从高到低依次为A>D>C>B,吸附平衡时间分别为30 min、90 min、60 min、90 min。由此可见,A、D催化剂的吸附性能好且各有优势,C催化剂的吸附性能中等,B催化剂效果最差。由单因素试验确定了臭氧催化氧化响应面试验中影响因素的阈值,分别为臭氧投加量为30～50 mg/（L·h）、催化剂投加量为300～700 g/L、反应时间为30～90 min,同时确定了反应水体温度为22℃、水样初始p H为7.55。理论计算出四种催化剂在其各自的最优运行条件下对TOC去除率分别为44.9%、24.6%、35.6%、47.0%。通过经济性比选,发现A催化剂在投资前期成本低,D催化剂在投资后期经济性更好。将A和D催化剂在污水厂实际运行条件下进行对比试验,发现D催化剂虽在其最优条件下处理效果好,但其反应时间长,催化剂用量高,而A催化剂可在较短时间内达到最优处理效果。因此选定A和B催化剂作为处理效果差异最大的两种催化剂进行后续研究。催化剂的表征测试表明,A催化剂载体为Al₂O₃/活性炭,负载氧化物为Cu O,其中铜含量高达91%;B催化剂以Si O₂/活性炭作为载体,负载氧化物为Fe₂O₃。可见以Al₂O₃/活性炭为载体的铜类催化剂对本研究用水有机物去除具有特异性。此外适当增大催化剂表面平均孔径和比表面积也可有效提升催化剂的作用效果。催化剂表面易残留-C≡CH、-C=C-、苯环等有机官能团,对重复利用存在负面影响。由亲疏水性有机物的分布研究可知,原水中HOA组分占比最大为43.58%,HON占比最小为10.35%。催化出水中类腐殖酸和类富里酸在检测波长中无法被识别,类酪氨酸和类色氨酸蛋白质可被大量去除。A催化剂对HOA组分有机物去除效果最好,TOC去除率为62.1%,对HIS组分去除效果仅为6.5%;而B催化剂对HOB组分有机物去除效果最好,TOC去除率为66.7%,对HIS组分没有去除效果。因此,从整体效果上看,A催化剂的作用效果更好。经过对两种催化剂催化出水的HIS组分进行同等试验条件下的二次催化氧化试验,其TOC去除率分别提高了26.5%和14.3%,这说明延长处理时间,可有效提高HIS组分污染物的去除效果。