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随着纳米技术的广泛研究，越来越多的纳米材料得到应用，使得其大量释放到环境中成为必然结果。基于碳纳米管(CNTs)与致癌物质石棉的结构相似性，其生物危害性也得到科学界的广泛关注，并已有实验证明了碳纳米管对生物体的毒害作用。根据环境物质的迁移转化规律，碳纳米管进入环境后，能在大气圈、水圈、土壤圈和生物圈中进行迁移和转化，最终将有大量碳纳米管进入水体，使地面和地下水源的污染日益严重，水作为生命之源，将会成为人体暴露于纳米污染的重要途径，对人体健康造成巨大的威胁。而现在市政水处理系统的设置并没有考虑纳米污染物的存在，关于纳米材料在水处理系统中的研究也很少。在本论文中，模拟了混凝-絮凝和化学氧化这两种典型的水处理过程，主要研究了碳纳米管在其中的迁移转化行为。
混凝-絮凝法去除饮用水中碳纳米管的实验，主要研究了在不同混凝剂种类和混凝剂量下，混凝-絮凝过程对不同浓度碳纳米管的去除效率。结果显示，在中性pH值、室温下，三氯化铁(FC)和硫酸铝(AS)对浓度为0.5、1.0和5.0mg/L、经过腐殖酸(HA)改性后的多壁碳纳米管(HA-MWNTs)都有很好的去除效果，而且，HA-MWNTs的加入也没有增加混凝剂的使用量。但是，铁-混凝-絮凝法中，有HA-MWNTs加入，三氯化铁剂量为0.15mM时，水体的浊度和UV-254吸光度都出现较大幅度的升高，与无碳纳米管加入时的结果有很大差异；而硫酸铝做混凝剂时，无论有无碳纳米管的加入，随混凝剂浓度的增加，浊度和UV-254的变化趋势基本一致。再通过一系列光谱、能谱手段，从分子尺度探究了HA-MWNTs与混凝过程中生成的无定形铁氧化物(HFO)/铝氧化物(HAO)之间的相互作用。结果表明，混凝-絮凝过程中碳纳米管对氯化铁水解形成的铁氧化物较硫酸铝水解形成的铝氧化物有较强的吸附作用，碳纳米管的加入还使铁氧化物絮体的聚合度增高，粒径变大。随后，尝试将多壁碳纳米管作为混凝助剂，用以增强混凝-絮凝对芳烃类有机污染物的去除。结果显示，多壁碳纳米管的加入可以大大提高铁-混凝法对菲的去除率，而对铝-混凝法去除菲效率的提升不太显著。
化学氧化法降解碳纳米管的模拟实验中，选用NaClO来模拟常规水处理中的氯氧化剂，研究了化学氧化对经过硝酸预氧化的碳纳米管(M-SWNTs)和原始碳纳米管(P-SWNTs)的降解效果。结果显示，经过NaClO氧化5h的预氧化碳纳米管和原始碳纳米管，在外观、热失重能力、团聚体粒径分布和表面结构缺陷度方面均出现了改变，并且氧化程度随着氧化时间延长不断加深。表明用以水处理化学氧化过程的氯氧化剂可以对碳纳米管产生一定的氧化降解作用，同时发现，NaClO对预氧化碳纳米管的氧化降解效果明显强于其对原始碳纳米管的氧化效果。