随着现代工业的迅猛发展,工业废水,特别是高浓度、高盐度废水,带来严重的环境污染问题。冷冻结晶法是一种清洁且具有广阔应用前景的水处理技术。无机盐与冰晶的晶核形成及生长过程中,理解无机盐晶体和冰晶纯度的影响因素以及调控方法是该工艺的关键问题。本文分别以纯氯化钠模拟废水、含高浓度氯化钠实际工业废水、含特定有机物废水为试验对象,研究了冷冻法对模拟废水及工业废水中无机盐和有机物的分离效果,进一步通过理论计算深入研究水中杂质(无机盐、有机物)和水分子及冰分子间作用强度与杂质分离效果的关系。在冷冻实验中,分别以不同饱和度的氯化钠溶液、低温下饱和状态的氯化钠溶液和两种高盐度有机废液为研究对象,实验结果发现:一,冷冻处理后,氯化钠模拟废液的电导率最高可降低68.5%,最大析盐率达到26.5%;二,氯化钠晶体在低的冷冻温度下容易长出尺寸较大的晶体,搅拌器转速过大容易使氯化钠晶体尺寸不均;三,经处理后,高盐有机香料工业废水的COD和电导率的去除率分别高达93.75%和78.2%。将冷冻法运用于香芹酮工业中产生的高浓度有机废液,并从量子化学的理论角度探讨该废液中杂质的分离机理。实验结果和理论计算结果表明,在冷冻处理过程中,磷酸钠比有机物更容易进入冰晶中,推断出冰晶中杂质的亲水性可以影响冷冻浓缩实验中冰晶的纯度。以四种有机物(正已烷,正己酸,正己醇,正己醛)为模拟有机废液,研究有机杂质的亲水性和冰晶纯度间的关系。冷冻实验结果表明,废水中己烷,正己酸,正己醇和正己醛的去除率分别可达67.07%,87.75%,94.71%和95.32%。通过量子化学,从分子水平深入研究四种有机物模拟溶液在悬浮结晶处理过程中有机杂质的分离机理。正己醛在三种极性有机物中和水分子间氢键结合能最小,对应去除率最高。而己烷作为非极性有机物,无法和水分子间缔结产生氢键,因而极易在悬浮结晶时析出与悬浮冰晶混合于溶液上层,其去除率最低。