均相催化剂混溶于废水中，易流失，且难以回收再生利用；非均相催化剂成为该类催化剂研究的重点。国内外以金属氧化物如氧化镍、氧化锰、氧化钒等为催化剂对高浓度有机废水进行了氧化处理研究，取得了较好的效果；但存在金属氧化物难以回收、流失量大等问题；而负载型或共混催化剂则克服了这一问题。负载型催化剂使催化剂的活性组分高度分散，强化了传质过程；同时载体对有机污染物具有一定的吸附和催化作用，载体与催化剂良好的协同作用大大提高了催化氧化的效果。
工程应用实例徐锡彪等以ClO2为氧化剂，在自制催化剂作用下对染料废水进行降解处理，在pH7、反应时间20min、ClO2投量50～75g／t废水的条件下，COD去除率70％，色度去除率95％，后经生化处理达标。该技术已在浙江省嘉兴市步云染料厂污水处理工程投入应用。该厂污水主要成分为弱酸性染料及医药中间体，废水量120m3／d，废水在经过微电解中和曝气预处理，压滤后进入催化氧化塔；废水经催化氧化处理后COD去除率可达70％～80％，并使BOD5／COD值由0.104提高到0.388，可生化性大大提高。废水再经生物接触氧化后二沉排放，污泥全部回流。
含有芳烃及其衍生物的有机工业废水的处理有机工业废水浓度高、毒性强，常含有如硝基苯类、苯胺类、酚类等各种不同生物毒害性物质，其BOD5／COD很低，可生化性差，给环保治理工作带来了一定的难度。国外从20世纪60年代开始研究高浓度有毒、有害化工废水治理工艺，已应用于生产的主要有湿式氧化法、膜分离法、吸附法和焚烧法等，但由于处理费用较高，限制了其在国内的推广和应用。而常温常压的多相催化氧化法对有机物降解效率高，且反应条件温和，近年来成为难降解高浓度有机废水处理工艺研究中的热点。
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