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目前,挥发性有机物（VOCs）对人们的身体健康以及生产生活造成的严重影响已经引起大家的广泛关注,VOCs的治理已成为大气污染治理的重要内容。催化臭氧氧化法在去除VOCs方面以其反应温度低、能耗小的特点而被广泛关注,是一种很有前景的去除VOCs的方法,其中,甲苯作为工业源VOCs中的典型污染物,被选作为课题的目标污染物进行研究。本文采用水热法制备出一系列载δ-MnO2/分子筛催化剂,以甲苯吸附量、催化臭氧氧化甲苯去除率、臭氧降解率和矿化率为考察指标,筛选出活性最优的载体和最优载量,并进行催化剂XRD、SEM和BET表征分析。结果表明,δ-MnO2的加入,使分子筛催化臭氧氧化甲苯的活性有了明显的提高,筛选出的最优催化剂为3.0%δ-MnO2/USY催化剂。较大的比表面积、增大的孔容积、特殊的表面形貌和特定晶型的活性组分是中载量催化剂甲苯处理能力最强的原因。在对催化剂的条件适用性考察中发现,室温下,臭氧与甲苯浓度比增大有利于甲苯的去除,但臭氧浓度过高会导致催化剂分解臭氧的能力下降。添加水蒸气不利于甲苯的吸附,但是有利于甲苯的矿化。当甲苯初始浓度和空速增大时,均使甲苯转化率降低。综合考虑,催化剂使用的最优条件为:甲苯与臭氧浓度比为1:7,相对湿度70%,甲苯初始浓度20 ppm,空速5000h-1。此时,甲苯去除率到达97.3%,臭氧降解率100%,矿化率达到28.0%。对催化剂进行臭氧原位再生1 h之后,催化剂在5次循环之后甲苯去除率还能保持在80%以上。在挥发性有机物与臭氧浓度比相同时,催化臭氧氧化难易程度为:甲醛>PGMEA>甲苯。结合原位红外和GC-MS结果分析,在氧气条件下,甲苯依靠氧气和催化剂上的活性位催化氧化为苯酚、苯甲醇、苯甲醛、苯甲酸,但无论是活性实验还是原位红外结果都没有观察到CO2的生成。臭氧条件下,甲苯在催化剂上又生成甲酸苯甲酯、乙酸苯甲酯、邻甲基对苯醌和苯甲酸苄酯,并伴随着CO2的生成。对催化剂进行臭氧原位再生,观察到了更丰富的中间产物,并且发现苯甲酸很难被降解。基于以上实验结果,从化学键键能的角度,提出了δ-MnO2/USY催化臭氧氧化甲苯的路径。