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随着我国工业的快速发展,各种工业废水的排放给环境造成了极大威胁。工业废水中污染物成分复杂、毒性大,发展快速去除工业废水中污染物的方法具有重要的环境意义。纳米零价铁因其活性高、还原性强、环境友好而在去除环境污染物方面受到广泛关注,然而其易自燃、易团聚、储运不便等不足使其应用受到了很大限制。若能充分利用纳米零价铁的优点而克服其不足,将会大大增加零价铁处理技术的应用前景。为此,本文用液相还原法制备了由一次铁纳米粒子原位组装的亚微米铁球(简称微纳零价铁,记作mnZVI),并用粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等手段进行了表征。由于mnZVI具有无定形相组成、微米纳米多级结构及一次粒子疏松性组装而导致的高孔隙率,其可望保持纳米零价铁的高活性并克服其稳定性差等不足。因此,我们将mnZVI应用于还原去除废水中的一些氧化性污染物,并深入研究了其影响因素和作用机理：1、mnZVI还原去除污水中硝基苯。该去除过程极为高效,在中性溶液中无搅拌、无pH调节下,0.112gmnZVI可在9s内将20mL20mg·L-1溶液中的硝基苯完全还原为苯胺,平均反应速率达2.22 mg·L-1·s-1,比最近文献报道的要快1000倍以上。系列对比实验研究表明,硝基苯被快速还原去除在于以下几方面的原因：(1)mnZVI的无定形组成、微米纳米多级结构所导致的高比表面能和高活性；(2) Tafel曲线显示其腐蚀电位较低,给电子能力强；(3)ESR表征显示其能与H20作用瞬间产生大量高活性的氢自由基(H·)。通过HPLC分析mnZVI还原去除硝基苯的中间产物,推测其作用机理为：mnZVI将电子快速传递给溶液中的H30+产生大量H·,硝基苯则被H·依次经苯二羟胺、苯羟胺、亚硝基苯快速还原为苯胺。2、mnZVI去除污水中Cr(VI)。该去除过程速率很快,在初始pH为6.25反应中无调节下,0.02 g mnZVI可在40 min内将50 mL 20 mg·L-1溶液中的重铬酸钾完全去除,比最近文献报道的要快0.3倍以上。去除速率随初始pH值的降低而增加,去除过程符合准一级反应动力学,若视其为完全吸附过程,则符合Elovich一级动力学吸附。整个反应过程中,溶液中无Cr(Ⅲ)存在,表明Cr(Ⅵ)的去除包含了一个氧化还原和一个共沉淀过程。用XPS分析使用过的mnZVI,其表面Cr(III)/Cr(VI)比例随刻蚀时间的增加而增加,表明微纳零价铁表面的沉淀物阻碍了其内部电子向外的传递。用邻二氮菲将体系中mnZVI反应生成的Fe2+完全络合后,mnZVI 40 min内去除Cr(VI)的效率由100%降至70.9%,表明mnZVI本身的作用为主,Fe2+的作用为辅。对比分析mnZVI和其热处理后材料(晶化mnZVI)去除Cr(Ⅵ)效率、表面和体相组成,可以发现mnZVI的无定形结构是其快速去除C(Ⅵ)的主要原因。