纳米零价铁具有较大的比表面积和较强的反应活性,能够有效地去除环境中的有机污染物,是目前最具有应用潜力的高效还原剂之一;但由于其在处理污染物时表现出易团聚的缺陷,限制了其工程应用。为了克服此缺陷,本研究以生物炭为载体,使用液相还原法制备生物炭负载纳米零价铁材料,并使用制备的生物炭负载纳米零价铁材料对甲基橙、三氯乙烯以及1,2,4-三氯苯进行降解研究。最后,为了拓宽材料的应用范围,使用生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐,并研究了其对三氯乙烯的去除效果。主要研究内容与结果如下:(1)利用液相还原沉积法制备了生物炭负载纳米零价铁材料。材料的表征结果表明,生物炭的微观形态呈片状形态,且生物炭上出现的羟基、羧基、羰基等电负性官能团有利于纳米零价铁的负载;纳米零价铁颗粒的粒径主要分布在30-70 nm之间,且在负载前后,纳米零价铁的表面积由20.9 m2/g升高至126.6~138.1 m2/g。(2)使用生物炭负载纳米零价铁材料对甲基橙进行去除研究,结果表明,将纳米零价铁负载于生物炭上明显增加了甲基橙的去除效果,生物炭负载纳米零价铁对甲基橙的去除率均为93.26%以上,其中炭铁质量比为5:1的生物炭负载纳米零价铁对甲基橙的去除效果最好,达到98.51%。(3)污染物的初始浓度、反应溶液中生物炭负载纳米零价铁的投加量、反应初始pH以及共存阴离子等条件都会对降解反应的速率产生影响:随着反应初始浓度的升高,生物炭负载纳米零价铁材料对甲基橙的去除率及反应速率降低;增加生物炭负载纳米零价铁的投加量能够有效加快反应的速率;溶液中pH值的升高不利于反应的进行;向溶液中添加诸如氯离子、硫酸根离子及硝酸根离子等阴离子时,这些阴离子与污染物在纳米零价铁表面的活性位点上产生竞争吸附。同时也会减少溶液中氢离子的数量,因此,溶液中的共存阴离子会对反应的速率和降解的效果产生影响。(4)在自然条件下放置一个月后的生物炭负载纳米零价铁仍能够对甲基橙有良好的去除效果(比新鲜制备的生物炭负载纳米零价铁对甲基橙的去除率低3%),说明生物炭能够延缓纳米零价铁在自然条件下的氧化过程,有利于材料的工程应用。(5)使用生物炭负载纳米零价铁能够有效降解三氯乙烯和1,2,4-三氯苯。降解反应完成后使用正己烷对吸附剂进行脱附处理,结果表明,反应溶液中三氯乙烯和1,2,4-三氯苯浓度的降低主要是由于纳米零价铁的还原作用引起的。(6)为了拓宽生物炭负载纳米零价铁材料的应用范围,使用生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐并研究其对三氯乙烯的降解,结果表明,该反应体系对三氯乙烯的降解反应过程在1 min左右基本达到平衡,使用炭铁质量比为5:1的生物炭负载纳米零价铁材料活化过硫酸盐对三氯乙烯的降解率最高,可以达到99.4%。