臭氧紫外联合的光催化氧化技术克服了单项技术的不足之处,该技术的核心在于开发一种高效,稳定的催化剂,确定高效低成本的工艺条件。本文研究了稀土金属掺杂纳米二氧化钛（TiO₂）负载活性三氧化二铝（Al₂O₃）复合型催化剂的制备,以及其应用到蔗渣浆废水处理中时对废水各项排放指标的去除率,同时优化了光催化臭氧氧化制浆废水的工艺条件。采用溶胶凝胶法制备稀土掺杂纳米TiO₂,以对氯苯酚（CP-4）为模型污染物,考察了四种不同稀土金属掺杂对TiO₂催化剂的光催化氧化能力的影响,发现不同种类稀土金属和不同浓度稀土金属对TiO₂活性具有不同的影响,稀土掺杂活性顺序为:2%La>0.5%Gd>1%Sm>0.5%Ce。经稀土掺杂后TiO₂的光谱响应范围发生红移,纳米TiO₂颗粒尺寸随着稀土掺杂浓度的升高而减小,但大都维持在8-15nm之间,经500℃焙烧处理后TiO₂的晶型转变成具有较高活性的锐钛矿型,XRF数据显示稀土金属掺杂率得率可达100%。通过自由基和空穴猝灭实验可知稀土金属的掺杂一方面减小了光生电子空穴复合机率,一方面促进了臭氧产生·OH的能力。酸性环境下利于纳米TiO₂的光催化臭氧氧化反应,pH为5时对COD_Cr去除率最高。以活性Al₂O₃为纳米2%La-TiO₂催化剂载体,以CP-4为模型污染物,考察不同催化剂负载方法和不同载体尺寸对催化剂活性的影响。结果证明,Al₂O₃载体尺寸越小,催化剂比表面积和孔容越大,负载2%La-TiO₂量越多,催化活性越强;通过超声辅助溶胶凝胶浸渍焙烧法制得2%La-TiO₂/Al₂O₃催化效果要高于物理浸渍吸附法制得的,催化剂在500℃下焙烧2.5h能充分去除前驱物,提高催化剂的机械强度,此时COD_Cr的去除率最高。通过对催化剂进行XRD、XRF、SEM和BET分析,TiO₂均匀的分布在Al₂O₃的表面和内部孔道,一定程度上减小了Al₂O₃的比表面积和孔容大小。以最佳活性2%La-TiO₂/Al₂O₃催化氧化制浆废水的最佳工艺条件为:催化剂投加量8g/L,臭氧浓度20mg/L,流量1L/min,紫外光强45W,体系pH值为8的条件下反应30min,COD_Cr和TOC的去除率分别为83.5%和84.6%,AOX由24.6mg/L降至2.9mg/L。通过GC-MS和FTIR对出水进行分析,经过最佳工艺条件下处理过后,水中大多数有机物都被降解,部分难降解的有机物被转变成中间体以新的形式继续存在水中。经催化剂的循环使用,证明2%La-TiO₂/Al₂O₃具有较强的稳定性,在第7次使用时,对废水COD_Cr的去除率仍能达到70%以上。