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实际水污染以复合污染为主,其中重金属与氯代有机污染物复合污染广泛存在于农药、木材防腐剂、电子垃圾等行业废水中。复合污染比单一污染物情况复杂且处理难度大,急需找到一种有效可行的技术来解决复合污染这个棘手的问题。纳米零价铁(NZVI)广泛应用于单一污染废水的治理,如重金属离子的去除和有机污染物的还原,但也存在易氧化、易团聚和稳定性差等问题,限制了NZVI在处理单一污染和复合污染方面的应用。为此,本文选用廉价易得、来源广泛、环境友好、吸附性好的生物炭(BC)和钠基膨润土(Na-bent)负载NZVI来处理水中不同重金属和氯代有机物复合污染。通过考察NZVI和负载型NZVI对复合污染物的去除过程和效率,结合XPS、XRD、TEM和HPLC等分析检测反应过程中活性组分的变化,研究BC和Na-bent载体对NZVI活性和稳定性的增强机制,并阐明负载NZVI处理复合污染物的作用机理。主要结论如下:(1)生物炭负载零价铁(BC/NZVI)同时去除Cu(Ⅱ)(200ppm)和2,4-二氯酚(2,4-DCP,20ppm)反应体系中,BC/NZVI在5min内将Cu(Ⅱ)完全去除,而NZVI需要45min才能将Cu(Ⅱ)完全去除,去除速率显著提高。反应240min,BC/NZVI对2,4-DCP的去除率达到85.4%,明显高于NZVI对2,4-DCP的去除效率69.5%。BC/NZVI连续处理复合污染物4批次后,2,4-DCP的去除效率仍高达95.0%以上,NZVI连续处理3批次后,2,4-DCP去除效率急剧下降接近为零,NZVI的重复使用性能显著提高。(2)反应机制研究表明:Cu(Ⅱ)先被BC/NZVI和NZVI还原为Cu(0),形成Fe/Cu双金属催化剂,该催化剂通过还原脱氯去除2,4-DCP。将NZVI负载在BC上,改善了Fe粒子的分散性能和抗氧化性能,反应活性明显增强,提高了Cu(Ⅱ)的还原速率和效率,产生更多的Fe/Cu双金属组分,从而提高了2,4-DCP的去除速率和效率,且BC/NZVI能在更宽的pH范围内实现复合污染物的较高去除。BC对重金属和2,4-DCP的吸附也促进了污染物的去除。(3)在钠基膨润土负载零价铁(Na-bent/NZVI)同时去除Ni(Ⅱ)(50ppm)和2,4-DCP(70ppm)反应体系中,Na-bent/NZVI在30min内将Ni(Ⅱ)完全去除,而NZVI在120min对Ni(Ⅱ)去除率仅为87.9%。反应120min后,NZVI对2,4-DCP的去除效率仅为85.8%,且有不同含量的2-氯酚(2-CP)和4-氯酚(4-CP)等中间产物残留。Na-bent/NZVI在30min时对2,4-DCP完全脱氯去除,反应活性显著增强。(4)反应机制研究表明:Na-bent/NZVI改善了Fe粒子的分散和抗氧化性能,提高了NZVI的反应活性,加快了Ni(Ⅱ)的还原,生成了更多的Fe/Ni双金属,从而促进2,4-DCP完全脱氯生成苯酚(P)。与BC/NZVI先将Cu(Ⅱ)去除完毕再还原去除2,4-DCP不同,Na-bent/NZVI对Ni(Ⅱ)和2,4-DCP的还原去除是同时进行的。(5)Fe/Cu主要通过以下两条途径对2,4-DCP的还原脱氯,即邻位、对位同时脱氯和先邻位后对位的方式脱氯;Fe/Ni双金属除了通过上述两条途径脱氯之外,还可以通过先对位后邻位的方式脱氯。