近年来,随着人类生产生活对新型卤代有机物依赖度的日益增加,其水环境污染问题逐渐凸显,已经引起科学界的广泛关注。自然衰减和传统污水处理工艺无法有效去除大部分此类污染物,因而迫切需要开发兼具成本和环境效益的降解处理技术。本论文以构建能源高效利用的环保型水处理技术为切入点,选取具有结构代表性的双氯酚（DDM）、阿托伐他汀（ATV）和全氟及多氟类化合物（PFASs）三种新型卤代有机物为目标化合物,系统研究光化学降解和电化学氧化两种能源转化型高级氧化技术去除此类污染物的效能和机理。由于光化学降解能够直接利用太阳能,能耗较低,因而本文采用递进式的污染物降解模式,即首先研究基于模拟太阳光的直接光解去除DDM、ATV和全氟辛烷磺酸（PFOS）的反应效率;进而考察环境中普遍存在的生物炭的光化学活性,并用于目标污染物的降解。由于含特殊脂肪链和强共价键（C-F键）结构,PFASs对光化学降解表现出惰性,是全面消除污水中新型卤代有机物的难点;对此,本文改用基于能量转化的电化学氧化技术降解此类物质,并结合反应性电化学膜和电絮凝技术,提高电能利用率。本论文为构建基于能量转化的环境友好型高级氧化技术去除污水中新型卤代有机物类污染物提供理论依据和技术参考。主要研究结果概括如下:（1）通过模拟太阳光降解比较三种新型卤代有机物的光解效果,发现DDM能够被高效直接光解,而ATV的直接光解则十分缓慢,反应5 h,10μΜATV的去除率仅为16.3%;对于PFOS,即使改用紫外光,直接光解仍不能发生。对DDM的直接光解机理进行研究,发现DDM降解效率依赖于溶液p H值,这可能是因为不同p H使芳香环上电子密度分布发生了改变;通过实验测定和理论计算,证实单重态氧（1O2）和三线态（3DDM*）在DDM光解中扮演重要角色;毒性试验表明,直接光解能够有效地去除DDM的急性毒性。（2）为了提高ATV的光降解效率,本论文研究了环境中普遍存在的稻壳生物炭对ATV光催化降解的影响。研究表明小粒径和低热解温度的生物炭具有更好的光催化活性,即300℃下热解生成的溶解态生物炭（DSB300）对ATV具有更好的光催化效果(327.4%/50mg L-1,基于kobs)。DSB300扮演异质光催化剂和光敏化剂双重角色,其中,矿物组分能够触发异质光催化反应;而有机碳组分不仅能够增强电子-空穴对分离,还能够光敏化产生1O2及其三重态（3DSB*）。中间产物鉴定和照射DSB300的X射线光电子能谱（XPS）分析表明,ATV和DSB300在光降解过程中存在交叉偶联反应。同时,ATV能够明显减缓DSB300在光催化过程中的结构变化,有助于保持DSB300在光化学反应过程中的稳定性。（3）相较光能,电能是更易于控制和转化的二级能源,电能的有效利用对于难以发生光降解的PFASs类新型卤代有机物的去除具有重要意义。本研究利用电化学氧化技术进一步比较了亚氧化钛电化学膜体系（REM）和电解槽体系下的PFOS降解效率,发现在3.15 V vs.SHE（标准氢电极）阳极电位下,REM反应体系能够几乎完全去除PFOS（98.30±0.51%）。与传统电解槽体系相比,相同的阳极电位下,REM体系对PFOS去除效率更高。通过反应速率分析和电化学表征,发现REM体系中PFOS的高去除率与其电活化表面积的增加和相间传质的改善有关。PFOS能够迅速矿化为CO2和F-,只残留少量短链全氟羧酸（PFCAs,C4-C8）中间产物。分子模拟计算和自由基淬灭实验表明,PFOS降解由直接电子转移反应引发,产生的PFOS·进一步与吸附在阳极表面的羟基自由基(·OHads)反应,从而快速降解PFOS。·OHads的参与对PFOS的降解至关重要,否则,PFOS·可能与水发生反应并还原为PFOS。（4）提高污染物浓度能够有效提高电化学氧化效率,结合电絮凝技术特点,本研究以电絮凝作为预处理手段浓缩PFASs,并联合电化学氧化技术以提高PFASs的降解效率。研究表明电絮凝（阳极为金属Zn板）能够有效去除水中PFASs,其中对长链PFASs(C7-C10)效果更佳。本研究发现,当电流密度大于1.0 m A cm-2,10种PFASs混合物浓度均大于0.1μΜ时,电絮凝体系将产生衍生泡沫。分别以高电流密度(5.0 m A cm-2)/高浓度（0.5μΜ）和低电流密度(0.3 m A cm-2)/低浓度（0.005μΜ）两个反应体系研究PFASs的去除和浓缩回收效率。结果表明,高浓度PFASs体系中PFASs的回收率为88.0-111.0%,且长链PFASs更多地转化为泡沫;而低浓度体系中PFASs的回收率为87.6-131.6%。絮状体小体积酸浓缩液可经电化学氧化降解,无需外加电解质。电化学氧化能够有效降解絮状体和泡沫浓缩液中的PFASs,电絮凝-电化学氧化联合可以作为一种切实可行的处理技术高效去除水中新型卤代有机物。