全球淡水资源短缺的问题使得人们迫切地希望寻找可替代的方法来缓解这一危机,各种海水淡化技术应用而生,随之带来的大量卤水处置造成了新的环境危机和能源危机。基于环境保护和资源可持续利用的目的,传统的卤水管理策略已不适用于目前的海水淡化现状。因此逐渐提出盐水体积最小化或是零液体排放（ZLD）的卤水管理策略,实现卤水的处理以及卤水中可利用资源的回收。新兴的膜技术由于能耗高、膜污染等问题,无法实现高效的卤水处理。水合物法水处理作为一种海水淡化技术已经显示出可以处理高盐废水的潜力,但其形成动力学缓慢、有限的传质传热问题限制了它的发展。通过外加固态促进剂是强化水合物生成的有效方法,但是促进剂调控水合物生成动力学的关键因素和相关机制尚不明确。因此,我们通过加入物性可调的不同的碳材料研究高盐废水中水合物的形成,深入探究碳材料对水合物形成过程中的影响机理。本文通过调控模拟高盐废水中环戊烷水合物的生成条件来探究最佳的卤水处理效果。研究结果表明,-8℃对于本文的研究体系是较为合适的反应温度。水回收率和脱盐效率依赖于反应时间,随着反应时间的增长,水回收率和脱盐效率逐渐提高,并在反应12 h后达到饱和。搅拌会促进水合物的传热传质,搅拌速率增加,水合物形成加快,然而水合物的形成和搅拌速率不呈线性正相关,过大的搅拌速率反而会阻碍水合物的形成。随着Na Cl溶液的浓度从10 wt%增加到16 wt%,水回收率从56%下降到18.9%,而脱盐效率从49.4%提高到62.5%,这是由于水合物存在于高浓度盐水环境中发生的预融效应所导致的。此外,水合物法在处理高浓度的重金属盐方面也显示出巨大的潜力。发现石墨和炭黑在高盐废水中具有不同的水合物形成动力促进效果,石墨比炭黑具有更强的促进环戊烷水合物成核的能力,这主要是由于两者具有不同的结晶度的晶体特征,具有高结晶度的石墨能够更有效地诱导表面水分子的排列,Raman对水状态的表征结果显示,水分子有序排列中,局部氢键结构的中间水能更好地促进水合物的形成。同时对石墨表面成分的调控研究表明,C-OH增多导致的亲水性增强会阻碍水合物的形成。水合物法在高盐废水处理方面展示了巨大的潜力和应用前景。本文中获得的理论结果为碳材料对水合物的影响研究提供了一定的依据,有助于水合物促进剂的选择、设计及应用。优化水合物法高盐废水处理工艺,促进水合法技术的发展和应用。