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近几年,随着社会的发展,水体中重金属污染问题已成为社会亟需解决的热点问题。纳米零价铁(nZVI)用于环境污染物的处理成为了一种新型的环境污染控制方法。相比传统的吸附材料,nZVI具有粒径小,比表面积大,反应活性高等特点,且已应用于环境中有毒污染物的治理。然而,nZVI在实际应用中具有易团聚、易被氧化和自身反应活性受到限制等缺点,因此,需要对nZVI进行改性研究以提高其稳定性、分散性和表面活性。本文采用液相化学还原法合成了铁基纳米复合材料,并通过SEM、EDS、TEM、XRD和BET等手段对材料的形貌、结构和组成进行表征。考察了反应时间、p H、初始浓度和干扰离子等因素对砷在铁基纳米复合材料上的吸附特性影响。通过FTIR和XPS等微观表征手段对吸附机理进行研究,阐明铁基纳米复合材料对砷的去除机制,取得的主要研究成果如下:1)磁性纤维素纳米铁复合材料(cellulose@nZVI)中的nZVI均匀分散在棉花纤维素上,其平均粒径在40-80 nm左右,在磁场的作用下易从溶液中分离出来。As(III)的吸附符合拟二阶动力学模型和Langmuir等温线模型,pH值为6-9的溶液环境有利于As(III)的吸附。SiO32-和PO43-共存阴离子对As(III)的吸附有明显的影响,这是因为PO43-和SiO32-与AsO32-有相似的结构和离子常数,对砷产生了竞争吸附。FTIR分析表明cellulose@nZVI表面的金属羟基基团对As(III)的吸附起到了重要的作用,结合XPS表征证明了材料表面有As(III)和As(V)存在,说明了As(III)在吸附的过程中发生了氧化反应。2)采用液相化学还原法制备了铁镍双金属纳米材料(Ni/Fe NPs),其平均粒径在40-60 nm左右。pH值为4和5的溶液环境分别有利于As(III)和As(V)的吸附,且随着pH的增加,砷的吸附容量降低。砷的吸附符合拟二阶动力学模型和Langmuir等温线模型,As(III)和As(V)的最大吸附容量分别为65.40 mg g-1和113.89 mg g-1。在共存阴离子中,SiO32-和PO43-对砷的吸附有显著的影响,这是因为SiO32-和PO43-与AsO32-有相似的结构和离子常数,对砷产生了竞争吸附。结合FTIR和XPS等表征手段,证明了Ni/Fe NPs表面的金属羟基基团(M-OH)参与了砷的吸附,As(III)和As(V)均被吸附在Ni/Fe NPs的表面,As(III)和As(V)在吸附的过程中发生了氧化还原反应。3)核壳结构纳米铁复合材料(Fe@Fe2O3/MMT)中的nZVI进入了蒙脱土的层间空隙,形成了“卡房状”结构,有利于nZVI的稳定和分散。pH值为3的溶液环境有利于砷的吸附,砷的吸附符合拟二阶动力学模型和Langmuir等温线模型。结合FTIR和XPS等表征方法证明了Fe@Fe2O3/MMT表面上有大量的金属羟基基团,As(III)在吸附过程中伴随着氧化过程。Fe@Fe2O3/MMT对砷的吸附氧化机制阐明了nZVI在反应过程中产生的活性中间体将As(III)氧化成As(V)。As(III)和As(V)通过吸附作用与吸附剂表面的金属羟基(M-OH)基团结合,形成单齿或者双齿结构。