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近年来,铁系微/纳米材料的合成及应用已成为环境修复领域的前沿课题。本研究采用化学合成的方法制备出了微米级黄铁矿(FeS2)颗粒和纳米级磁铁矿(Fe3O4)粒子,用以处理地下水中Cr(VI)、Re(VII)(Tc(VII)的替代物)和As(V)/As(III)。利用多种先进的材料检测手段对合成的材料进行了表征,深入探讨了微/纳米材料的合成反应机理、分散剂影响、电化学性质等;采用批实验和柱实验测试了微/纳米材料对重金属离子的去除效果,探讨了不同因素对微/纳米材料去除重金属离子的影响;用动力学、热力学、表面分析、计算机模拟等手段对实验结果进行了分析,得到的主要结论如下:1)在FeS2合成过程中,Na Ac的加入可作为稳定剂及pH缓冲剂,生成的FeS2颗粒SSA较大、表面活性位点更多。在Na Ac/Fe3+摩尔比为1.2时,测得的FeS2颗粒粒径大小为1.6±0.2μm,SSA高达7.42 m2/g。2)FeS2粒子还原固定Cr(VI)的过程符合二级反应动力学,物理吸附和还原固定是FeS2去除铬的有效途径。pH为5.0~9.0的范围内,FeS2对Cr(VI)均有良好的去除效果。pH为6.0时反应速率最快。3)合成的FeS2粒子对黄土中Cr(VI)固定十分有效。FeS2粒子添加量为0.48 g/L(以铁计)时,土样pH为~6.0和~9.0情况下,分配系数Kd值分别是不添加FeS2粒子土壤的306倍和21倍。含有3 cm黄铁矿层的土壤样品对Cr(VI)的阻滞能力(Rd值)增加了381倍。4)合成FeS2粒子SSA越大,Re(VII)的还原速率越大。pH越低,FeS2粒子还原固定Re(VII)的能力越强。反应的主要产物是Re O2和Re S2类物质。S22-和Fe2+都起到了还原作用,且S22-起主要作用。5)厌氧环境下,FeS2粒子表面固定的Re在各种条件下均具有很好的稳定性。在有氧条件下,反应40天后,约78%的Re从FeS2粒子表面或晶体结构中被解吸或再氧化出来,HA、EDTA和黄土的加入可有效抑制Re(IV)的再氧化。6)pH为3.0~8.0范围内,FeS2粒子对As(V)均有良好的去除率。在中性到酸性条件下,As(III)产物主要为As2O3和As2S3。随着pH升高,As(III)产物主要为As(OH)4-、As O2OH2-等。7)淀粉可以有效的提高纳米Fe3O4粒子的分散性和稳定性。纳米Fe3O4粒子表面对As(III)和As(V)主要以表面化学吸附为主。在Fe3O4粒子表面,砷主要以As-O/Fe-O-As产物存在,Fe2O3类产物促进了砷的表面吸附。不同pH值条件下,纳米Fe3O4对As(III)和As(V)均有很好的去除效果,As(III)和As(V)的存在形态决定其在Fe3O4粒子表面的吸附量大小。8)用纳米Fe3O4处理山阴富砷地下水效果良好。当As/Fe3O4摩尔比为0.013时,山阴地下水总砷的去除率可以达到94.67%。