水体中的重金属污染问题是世界上最严重的污染问题之一,由于重金属离子毒性大、具有生物积累性、不可被生物降解等特点,长期存在于环境中,对生态系统和人类的安全存在着巨大的隐患。因此,对水体中重金属污染的修复一直是人们关注的重点。纳米零价铁（Nanoscale Zero Valent Iron,nZVI）是近年来受到广泛关注的一种具有较强还原能力的纳米材料,由于材料易得、经济低毒、活性高等优点,已经被广泛应用于修复废水中的各种污染物。但是nZVI由于颗粒尺寸小且自身具有磁性,故而极易被氧化形成团簇或更大的颗粒,使其表面活性位点变少,降低了其在实际应用中的活性和流动性,从而大大限制了其应用及发展。因此抑制nZVI的团聚并保持其化学活性对零价铁的发展具有重要意义。在过去15年里,为了克服这些缺点,研究人员已经研发了各种零价铁的改性技术。其中研究较多的纳米零价铁的改性技术为将nZVI颗粒负载到其他固态无机非金属材料上。负载不仅可以缓解nZVI的团聚问题,保持其活性,防止造成浪费,而且与具有较强吸附能力的载体材料同时作用于目标污染物时可以对污染物发挥协同效应,从而有效提高了材料对污染物的去除性能。本论文选用两种绿色、无毒的钙基材料合成了两种新型的纳米零价铁复合材料,将它们分别用于水中Pb（II）、Cr（VI）、Cd（II）重金属离子的去除,系统探讨了各种因素对去除效果的影响以及可能发生的反应机理。具体的研究内容及主要结论如下:1、合成了两种新型的负载型纳米零价铁复合材料,首先通过改变反应条件用直接沉淀法一步合成出多种微米级碳酸钙,通过实验,从中选定形貌和性能最优的棒状碳酸钙作为载体合成了nZVI@CaCO₃复合材料;其次选择对人体无毒无害、具有较大比表面积的羟基磷酸钙,与纳米零价铁复合,制备了HAP/nZVI复合材料。采用XRD、TEM、SEM、EDS、BET-N₂等技术对两种复合材料的结构、形貌、性质等进行了研究。结果表明,所合成的微米级碳酸钙呈棒状结构,Fe⁰纳米粒子在碳酸钙的表面分散良好,平均粒径约为15 nm,且复合材料nZVI@CaCO₃的比表面积是未负载零价铁的两倍;而所制备的HAP/nZVI中nZVI的团聚性得到了有效的抑制,同时HAP/nZVI复合材料比表面积为85.06 m²/g,相对于普通nZVI的比表面积有很大提高。2、选定重金属Pb（II）离子为目标污染物,研究了nZVI@CaCO₃复合材料的性能,考察了铁的负载量、初始浓度、pH、反应时间以及温度等因素对Pb（II）去除效果的影响,并与在同等条件下制备的单一棒状CaCO₃和nZVI的去除效果进行比较。结果表明,nZVI@CaCO₃复合材料对Pb（II）的去除能力高达3828 mg/g,远远大于单一CaCO₃（2209mg/g）和未负载的nZVI（1308 mg/g）的吸附量。当Fe的负载比为50%时,复合材料中的CaCO₃和nZVI在对Pb（II）离子的高效去除过程中表现出了明显的协同效应。通过对nZVI@CaCO₃吸附Pb（II）前后表面价态的对比研究,提出了一种可能的反应机理。碳酸钙和纳米零价铁这两种环境功能材料的结合,集生物相容、绿色、廉价、高效于一体,对重金属Pb（II）的去除达到令人瞩目的效果,在重金属Pb（II）污染的水处理、土壤修复等领域具有潜在的应用前景。3、通过对重金属Cr（VI）和Cd（II）离子的吸附实验,研究了HAP/nZVI复合材料的性能,系统考察了复合材料投加量、温度、初始溶液浓度、pH、反应时间等因素对HAP/nZVI吸附Cr（VI）和Cd（II）离子的影响,并用动力学模型对吸附过程得到的数据进行了分析。结果表明,当材料剂量越大、污染物浓度越低、温度越高时,HAP/NZVI对Cr（VI）和Cd（II）的吸附都朝着有利的方向进行。而对于pH的研究发现,Cr（VI）的去除易在pH较低的酸性条件下进行,Cd（II）的去除则在pH为中性或碱性时性能更佳。同时,用假二级动力学模型对Cr（VI）和Cd（II）在HAP/NZVI上的的吸附进行拟合,相关系数都达到了0.999,说明反应过程主要是化学吸附。