作为人类重要的水资源,地下水环境面临着日益严重的污染。在我国,地下水环境的污染面积、污染程度和污染物的种类正不断扩大。三氯乙烯(TCE)等卤代烃类污染物具有较强的毒性和致癌性,是浅层地下水中主要的有机污染物之一,其较难生物降解,传统的处理方式耗资大、周期长,且存在降解不完全等问题。近年来研究发现,纳米铁金属粒子是一种高效的还原脱卤剂,能够有效地将卤代烃类的有机物转化为气态烃类。纳米铁粒径小,比表面积大,表面活性高,将其制成浆料直接注入污染的地下水中,是一种新型的原位修复技术,能够实现对污染物的快速降解。 目前,纳米铁在地下水环境的原位修复中应用尚存在一些问题,如纳米粒子微小的尺寸和极高的表面能使其在水体中易于团聚,难分散；单纯纳米铁颗粒脱氯速度慢,稳定性差,易失活；亲水性纳米铁与疏水性的重质非水相液体(DNAPL-densen nonaqoueous phase liquid)的有机分子难于接触反应；纳米颗粒降解有机卤化物的途径和反应动力学还有待进一步研究。为此,许多学者在纳米铁的合成与修饰,降解有机卤化物的效能,降解污染物的机理等方面开展大量研究。 本论文针对这些问题,结合国家自然科学基金“乳化炭载纳米铁原位修复地下水中有机氯代烃”和天津市应用基础研究资助项目“稳定纳米铁制备与修复水体中重金属的研究”的部分研究,进行了空气稳定性纳米铁的合成研究,并考察其对TCE还原脱氯性能；初步探讨了空气稳定二元金属纳米材料对TCE的还原降解及脱氯性能的长期稳定性。论文的主要研究内容包括以下几个方面： (一)分别采用表面活性剂油酸钠、不饱和有机酸油酸作为改性材料,在液相还原体系中对纳米铁粉进行同步及分步表面改性,改性后纳米铁具有良好空气稳定性。 油酸钠同步改性纳米铁(SOSNI)粒径100nm左右,呈明显核壳结构,具有较好的分散性；油酸分步改性纳米铁(OAANI)粒径在70-200nm之间,呈球形链状。 (二)改性后纳米铁处理地下水中污染物TCE效果研究。比较不同方法改性纳米铁粉对TCE的还原脱氯效果,SOSNI在250h的脱氯率达90％,离子OAANI和未改性纳米铁。考察改性后纳米铁粉对TCE还原脱氯的影响因素,SOSNI投加量为4g/L时,在250h将10mg/L的TCE去除90％。 杂质离子对SOSNI还原脱氯具有抑制作用,溶液中的HCO3-在Fe0表面形成碳酸铁盐使纳米铁表面钝化,并且为反应体系提供H+而加快Fe0的腐蚀。 当TCE浓度高于一定值时,SOSNI对TCE的降解速率随TCE初始浓度的增加而降低。 (三)初步探讨油酸钠改性纳米Fe/Cu(SOFe/Cu)二元金属的空气稳定性、脱氯性能及对TCE的脱氯长期有效性。SOFe/Cu二元金属粒径50-150nm,空气稳定性良好,呈球形链状；对TCE的脱氯效果优于SOSNI,反应体系中SOFe/Cu浓度为4g/L,在150h内能够将10mg/L的TCE全部去除；40天的长期脱氯实验表明,改性二元金属材料具有较高的稳定性和还原脱氯能力。