近十年，随着环境检测技术的进步和人类环保意识的增强，水环境中的新兴微污染物(emerging micropollutants, EMs)正日益受到全世界科研人员的关注。目前水质或环境指标中并没有规定多数新兴微污染物在水中或者环境中的最高允许浓度。新兴微污染物种类繁多、性质各异，因此它们的检测和分析也给科研人员提出了很大挑战。常规水处理工艺很难有效去除水中的新兴微污染物，所以寻找和开发更加有效的深度水处理技术或者预处理技术已经成为必然。高锰酸钾氧化工艺在常见水处理pH范围内对水中有机污染物具有较强的氧化能力，其还原产物二氧化锰可以通过吸附、氧化、助凝等与高锰酸钾协同除污染。但由于高锰酸钾在使用过程中容易出现色度超标的问题，因此本文采用钌催化高锰酸钾氧化技术，通过催化过程提高高锰酸钾氧化新兴微污染物的效能，同时降低高锰酸钾的投加量。本文首先证明了在近中性pH范围内均相RuIII催化高锰酸钾氧化技术去除水中新兴微污染物的可行性。RuIII在pH4.0-8.0范围内将高锰酸钾氧化双酚A的反应速率提高了1.2-8.4倍，同时也提高了双酚A的矿化率。虽然RuIII溶液作为均相催化剂可以很好地催化高锰酸钾氧化去除水中新兴微污染，但RuIII溶液投加进水体以后会对水体造成二次污染，并且也不能实现回收利用。为了实现催化剂的回收和重复利用，本文制备了非均相钌催化剂。利用上海光源X射线精细结构吸收光谱(XAFS)探索了其催化高锰酸钾氧化新兴微污染物的机制，具体如下：催化剂表面的RuIII被高锰酸钾氧化为高价态的RuVII和RuVI，而RuVII比高锰酸钾的氧化活性更高，可以快速地将新兴微污染物氧化，同时自身回到RuIII。RuIII可以继续与高锰酸钾反应，开始下一轮催化循环过程。非均相钌催化高锰酸钾氧化的效能受反应条件的影响较大。随着pH从4.0升高至8.0，Ru/CeO2催化高锰酸钾氧化对羟基苯甲酸丁酯的二级反应速率常数从90.4M-1s-1降低至16.9M-1s-1；高锰酸钾浓度较低的时候，Ru/CeO2的催化效果更明显；当催化剂的浓度从0.13g L-1增加至2.0g L-1，相应的二级反应速率常数呈线性增大的趋势，从6.7M-1s-1升高至74.7M-1s-1；另外非均相钌催化剂降低了高锰酸钾氧化对羟基苯甲酸丁酯的表观活化能。本文制备了Ru/CeO2、Ru/TiO2、Ru/ZSM-5A、Ru/ZSM-5B和Ru/MCM-41等一系列不同载体的催化剂，考察了载体对其催化性能的影响。结果表明基于不同载体的钌催化剂其催化效果的差异主要源于催化剂表面钌负载量的不同，与载体自身的性质没有明显关系。载体对催化剂的稳定性有很大影响，载体的比表面积越大，相应载体制备的催化剂在反应过程中就越容易吸附高锰酸钾的还原产物二氧化锰，也就越容易失活。随着非均相钌催化剂的重复使用，催化剂会出现逐渐失活的现象，因此本文采用盐酸羟胺和抗坏血酸分别对非均相钌催化剂Ru/ZSM-5A进行了再生研究。经盐酸羟胺再生后的Ru/ZSM-5A的性能与新制备Ru/ZSM-5A的性能相当，再生后的Ru/ZSM-5A催化高锰酸钾氧化磺胺甲噁唑的去除率可以达到95%；而经抗坏血酸再生的Ru/ZSM-5A氧化磺胺甲噁唑的去除率仅为76.2%。这可能主要是由于抗坏血酸不能够完全将非均相钌催化剂表面堆积的二氧化锰还原为溶解态的离子，而使得催化剂再生不完全。非均相钌催化高锰酸钾氧化技术可以很好地去除水中含有富电子基团的新兴微污染物，也可以同步降低其相应的急性生物毒性。该技术可以同时去除水中共存的多种痕量新兴微污染物(浓度约为g L-1)，并且它们的二级反应速率常数不会因为彼此间竞争催化剂和氧化剂而降低。通过向实际水源水中投加新兴微污染物的标准品，发现在实际水体中Ru/TiO2催化高锰酸钾氧化技术对富电子基团的新兴微污染物具有很好的选择性，并且水源水中微量的腐殖酸可以进一步促进该技术的氧化效能，但当腐殖酸的浓度较高时也会与新兴微污染物形成竞争，进而降低氧化效率。非均相钌催化高锰酸钾氧化过程中不会有溴酸盐等消毒副产物产生。由此可见，RuIII催化高锰酸钾氧化技术是去除水中新兴微污染物非常高效和非常有前景的预氧化水处理技术。