为了解决传统湿式催化氧化（CWAO）工艺中反应条件苛刻、催化剂易于失活的问题，本课题研究了催化剂组成结构与活性和稳定性的关联性，影响催化剂组成结构的调控参数及反应机制，构建出常温常压CWAO工艺高效处理阳离子红GTL染料废水的Mo-Zn-Al-O催化剂。. 通过遴选催化剂载体和活性成分，优化催化剂制备调控参数，采用浸渍方法制备出以Zn-Al类水滑石为载体、Mo为活性组分的负载型催化剂。研究Zn/Al摩尔比对活性和稳定性影响，当Zn/Al摩尔比为1:1时，催化活性及稳定性较高，对阳离子红GTL的脱色率和TOC去除率可分别达90.9%和65.8%。该催化剂具有较低的Zeta电位（-17.5 eV）、较大的比表面积（147 m2/g）和特殊的晶体结构（ZnMoO4、ZnO和MoO2）、性质较活泼的Mo=O键、丰富的氧吸附活性位点（31.5 a.u./g）及较强的氧化还原性能。. 采用筛选试验设计方法得出影响染料降解的主要因素是pH 值、染料初始浓度和催化剂用量。采用中心组合设计（CCD）、箱线图设计（BBD）、D-最优设计对影响因素进行优化，其中经BBD设计优化结果接近实际值。实验操作的最优条件：pH值为4.5，染料初始浓度为284 mg/L，催化剂用量0.97 g/L，脱色率可达97%。以浓度为284 mg/L染料研究Mo-Zn-Al-O催化剂常温常压CWAO过程动力学，得出该体系反应活化能为-312.36 J/mol，反应速率常数为9×10-5。利用密度泛函理论方法结合GC/MS、FT-IR等检测手段分析得到反应机制：染料首先被吸附在催化剂表面，催化剂中钼离子可催化水中溶解氧生成羟自由基和单线态氧，攻击染料中的偶氮键而后破坏苯环，随反应的进行，中间产物被氧化成已酸、乙醇和碳氢化合物。. 针对研制的Mo-Zn-Al-O催化剂为纳米级颗粒难于与废水分离的问题，将CWAO工艺与膜过滤工艺组合，采用一体式CWAO/膜过滤三相流化式反应器连续流态处理染料废水，长期运行脱色率稳定在98%以上，TOC去除率为67%以上，催化剂截留率达到100%，染料废水的可生化性由0.05提高至0.41。对比研究聚偏氟乙烯微滤（0.1 μm）和超滤（0.022 μm）中空纤维膜过滤机理，超滤膜在运行过程中膜污染易于控制和去除，更适宜本体系。