净化去除胶体颗粒的过程几乎遍及水处理工艺。其中过滤是饮用水处理中极其重要的一个环节,它担负着水质把关的重任。因此,研究过滤过程中,胶体颗粒的迁移行为和沉积机理,具有十分重要的理论和实际意义。本文以聚苯乙烯微球来模拟胶体态污染物,旨在研究胶体颗粒在滤料中的迁移行为和沉积机理,为胶体态污染物的迁移行为和理论研究提供新方法借鉴。主要研究内容及结论如下:首先,从胶体特性（模型胶体（Model colloidal particles,MPs）与铜绿微囊藻）、滤料特性（滤料粗糙度）及溶液特性（共存四环素（Tetracycline,TC））三个方面系统考察了胶体在滤柱中的迁移行为和沉积机理。研究表明:1)MPs和铜绿微囊藻在滤柱中的迁移行为有明显差异。无论离子强度、滤料尺寸、流速以及水中溶解有机物存在与否,铜绿微囊藻都能穿透滤柱,预氧化和过滤对铜绿微囊藻去除几乎没有帮助,DLVO理论不能很好的解释藻细胞的沉积行为,控制MC滞留的驱动机制更可能来自细胞表面,而不是滤料和培养液的特性;2)滤料粗糙度对胶体迁移行为影响的研究结果,系统地证明了滤料粗糙度以非线性非单调的方式影响胶体沉积,而与能垒是否存在无关,且存在与理论最小DLVO相互作用能相关的临界粗糙度,然而临界粗糙度的大小不一定与胶体颗粒最小沉积速率时的粗糙度相同。与离子强度相关的DLVO相互作用能的变化不能完全解释实验测得的与滤料表面粗糙度相关的颗粒沉积差异;3)MPs与TC单独迁移和共迁移行为,发现TC对MPs在K+溶液中的迁移有弱的抑制作用（相比无TC时,C/C0减小了0-5.9%）。在Ca2+溶液中TC存在时,MPs最大和最小粘附效率的差值为60.99%,而当没有TC存在时为193.15%,TC的出现增加了MPs的移动性,并让MPs的沉积速率对离子强度的变化不那么敏感。在KCl溶液中,TC的存在对MPs的粘附效率没有显著影响,同时MPs的存在对TC的粘附效率没有显著影响,但随着离子强度的增加,MPs和TC的粘附效率呈非线性和非单调变化。总的来说,MPs和TC在滤柱中的共迁移行为比它们各自的迁移行为更为复杂。其次,为了解决柱迁移实验中沉积机理难以验证的问题,建立了柱迁移-微流体器件-原子力胶体探针的多尺度实验方法,研究了离子强度和流速对MPs迁移的共同影响,发现离子强度和流速对MPs在滤料上的沉积有协同作用,特别是在流速较小的不利条件下协同作用更加显著。柱迁移实验中,随着流速的减小,最大沉积条件与最小沉积条件之间的沉积速率差值变小。然而,平行板微流体实验中,高、低离子强度条件下沉积速率的差值对流速的变化不敏感;借助原子力胶体探针技术,实现了从相互作用力的角度,直接测量不同离子强度下胶体-滤料界面的力-距离曲线并计算了其相互作用势能,发现用DLVO理论由Zeta电位测量计算的相互作用势能比由界面力测量计算的相互作用势能高了近一个量级。最后,通过比较MPs和腐殖酸（HA）的单独迁移和两者共迁移行为,发现不同浓度的HA以非线性和非单调的方式促进MPs的迁移。将溶质竞争吸附观点引入胶体在滤柱中共迁移模拟分析,建立了基于MPs与HA在滤柱中竞争性沉积的饱和溶质共迁移新模型,量化讨论了两者在滤料上沉积的竞争性程度。模拟结果表明,在共迁移过程中出现了少量的竞争性沉积。