作为人类重要的水资源，地下水环境面临着日益严重的污染。在我国，地下水环境的污染面积、污染程度和污染物的种类正不断扩大。TCE等卤代烃类污染物具有较强的毒性和致癌性，是浅层地下水中主要的有机污染物之一，其较难生物降解，传统的处理方式耗资大、周期长，且存在降解不完全等问题。近年来研究发现，纳米铁金属粒子是一种高效的还原脱卤剂，能够有效地将卤代烃类的有机物转化为气态烃类。纳米铁粒径小，比表面积大，表面活性高，将其制成浆料直接注入污染的地下水中，是一种新型的原位修复技术，能够实现对污染物的快速降解。 目前，纳米铁在地下水环境的原位修复中应用尚存在一些问题，如纳米粒子微小的尺寸和极高的表面能使其在水体中易于团聚，难分散；单纯纳米铁颗粒脱氯速度慢，稳定性差，易失活；亲水性纳米铁与疏水性的DNAPL(densennonaqoueous phase liquid)类有机氯代烃分子难于接触而反应；纳米颗粒降解有机卤化物的途径和反应动力学还有待进一步研究。为此，许多学者在纳米铁的合成与修饰，降解有机卤化物的效能，降解污染物的机理等方面开展大量研究。 本论文针对这些问题，结合国家自然科学基金“乳化炭载纳米铁原位修复地下水中有机氯代烃”的部分研究，进行了负载型纳米铁及负载型纳米二元金属的合成研究，并考察负载型纳米材料的组成和形态对三氯乙烯(TCE)还原脱氯性能的影响；研究了表面改性的负载型纳米材料对TCE的还原降解及脱氯性能的长期稳定性；探讨了负载型纳米材料脱氯反应的动力学和反应机理。 (一)在乙醇-水反应体系中，以石墨为载体，采用液相还原和载体沉淀的方式制备负载型纳米Fe<0>。又分别用分步法和同步法，制备负载型纳米Fe/Cu二元金属复合材料。 合成的纳米Fe<0>均匀分散于石墨表面，单个铁颗粒粒径为50～80nm，是由许多微小粒子组成的球状团簇，晶形为微晶态体心立方形α-Fe<0>。Fe负载量为15wt％的负载铁比表面积为23.8 m<2>/g，高于其它Fe负载量的材料。选用一步法和两步法分别合成了负载型纳米Fe/Cu二元金属，负载型二元金属的比表面积、在石墨表面的形态及大小与单纯纳米Fe<0>基本相近。 (二)分别应用负载型纳米Fe<0>、不同方式制备的负载型纳米Fe/Cu对TCE进行还原脱氯。负载型纳米Fe<0>、采用分步法制备的负载型纳米。Fe/Cu二元金属及非负载型的纳米Fe/Cu二元金属这几种材料中，负载型纳米Fe/Cu二元金属对TCE具有最高的还原脱氯性能，反应体系中Fe<0>浓度为10g/L，能够在5小时内将10mg/L的TCE全部去除；非负载型纳米二元金属在溶液中易团聚，团聚后其脱氯反应活性降低；具有较高比表面积的负载型纳米Fe<0>对TCE的脱氯性能并不高。 采用Fe<2+>和Cu<2+>同步还原制备的纳米二元金属还原脱氯性能较差；由于石墨载体对Fe<0>的分散有效地控制了纳米粒子的团聚，干法和湿法两种方式均适用于合成负载型纳米材料的后处理。 二元金属中Cu与Fe<0>的质量百分比为4wt％时，材料对TCE具有最快的还原脱氯速率。Cu的含量较高或较低时，纳米二元金属的还原脱氯性能下降。 Fe<2+>浓度为0.2mol/L时，合成了晶须状结构的纳米Fe<0>；Fe<2+>浓度为0.02mol/L时，球状纳米Fe<0>的粒径分布不均匀；Fe<2+>浓度为0.05 mol/L时，得到粒径均匀的球状纳米铁，此结构的二元金属具有最高的还原脱氯性能。 (三)采用生物降解性良好，对环境无毒的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CATB，对负载型纳米Fe/Cu二元金属进行表面改性处理。 负载型纳米Fe/Cu复合材料改性后，部分表面由亲水性转变为疏水性，有利于与疏水性的TCE分子相吸附，在脱氯反应中加强了吸附TCE分子的性能，加速了还原降解。当Fe<0>投加量为5g/L时，4小时将10mg/L的TCE去除完全。Fe<0>投加浓度太高时，过多H<,2>占据Fe<0>的活性反应位及溶液pH的升高，抑制了TCE的还原脱氯反应。 杂质离子NO<,3><->，SO<,4><2->对负载纳米二元金属的还原脱氯没有影响，溶液中离子强度增加使脱氯更快速。在36天周期内的长期脱氯实验中，改性材料具有较高的稳定性和还原性能，改性后纳米铁不易氧化失活。 (四)采用准一级反应动力学模型研究了负载型纳米Fe/Cu二元金属还原TCE的反应动力学，探讨了复合材料对TCE的脱氯还原机理。 通过线性回归，脱氯反应较好的符合准一级反应动力学模型；当Cu在Fe上质量百分比为4wt％时，脱氯反应的表观反应速率常数Kobs最大；TCE初始浓度在较高浓度范围的表观速率常数比浓度较低时的Kobs要低；表面积归一化反应速率常数Ksa在Fe<0>投加量在1.25g/L的反应条件下最高，加大Fe<0>浓度时，Ksa均有所下降。 在对TCE的还原脱氯过程中，TCE的π电子与Cu的空轨道能够形成过渡络合物Cu…C1--R，H<,2>O在纳米Fe<0>表面被还原形成高还原性的新生态H<,2><*>，两者反应使得TCE脱去Cl’而被还原；石墨作为载体与纳米铁组成许多微小原电池，电池反应中H<,2>O同时得到电子而生成H<,2>，溶液pH在反应后升高。 三种二氯乙烯中间副产物在脱氯反应中没有检测到，由于TCE的脱氯是在具有催化活性的金属表面依次快速进行直到完全脱氯，中间产物不会从金属表面脱附而在液相中累积。 Fe<,3>O<,4>为二元金属脱氯后的腐蚀产物，当其在Fe<0>表面生成量过多而将铁表面逐渐包覆后，金属的还原活性逐渐减弱直到完全失活。