1、近年來，含鐵的納米材料，包括納米零價鐵以及納米鐵礦物材料，在污染物降解、環(huán)境修復(fù)以及生物化學(xué)元素循環(huán)等方面發(fā)揮著重要作用，因而得到了廣泛關(guān)注與研究。其中，納米零價鐵是一種成本低、環(huán)境友好且具有良好的還原性能的納米鐵材料，可以處理水體中存在的多種污染物。但是在應(yīng)用過程中，納米零價鐵的活性會隨著反應(yīng)的進(jìn)行而不斷降低，主要是因為在降解過程中不斷生成鐵氧化物致使納米零價鐵鈍化而導(dǎo)致的，這種鈍化現(xiàn)象限制了納米零價鐵的應(yīng)用。另外一方面，生成的鐵氧化

2、物又可以進(jìn)一步被還原為次級鐵礦物，微生物體系可以大大加速這個過程，但是相關(guān)機理并不明確。本論文旨在解決上述所提到的問題，并主要研究兩種含鐵納米材料（納米零價鐵和納米FeS材料）對氯代有機物（四氯化碳）的還原脫氯過程以及相關(guān)機理。四氯化碳是環(huán)境中普遍存在的難降解有機物，并且對自然生態(tài)系統(tǒng)和人體健康都具有危害作用。
　　1.首先，我們研究了在非緩沖體系中納米零價鐵對四氯化碳的還原脫氯過程。研究表明，在非緩沖體系中，納米零價鐵可以維持較

3、高的還原脫氯活性，并且能夠持續(xù)多個降解周期。在第二個反應(yīng)周期，還原脫氯的速率常數(shù)有明顯的增加，之后脫氯活性維持在一個較高的水平。最后，降解速率又逐漸降低。在整個還原脫氯過程中，體系的pH維持在7.0-7.8的范圍內(nèi)，和之前報道的相關(guān)體系有所不同。實驗結(jié)束后對體系中的材料進(jìn)行表征，結(jié)果顯示納米零價鐵反應(yīng)之后形成的鐵氧化物發(fā)揮著重要作用，可以使整個體系形成一個自緩沖體系并使pH維持在相對穩(wěn)定的范圍，從而使納米零價鐵能夠長時間的維持較高的還原

4、脫氯活性。這部分內(nèi)容讓我們對納米零價鐵的脫氯過程有了更新的認(rèn)識，并且有望提高納米零價鐵在污染物降解和環(huán)境修復(fù)過程中的反應(yīng)活性并能延長反應(yīng)壽命。
　　2.接下來，本文研究了環(huán)境水體中磷酸鹽的存在對納米零價鐵脫氯過程的影響。磷酸鹽在水體中可以起到pH緩沖和結(jié)合二價鐵離子的作用，我們分別在緩沖體系和非緩沖體系中來研究納米零價鐵對四氯化碳的還原脫氯過程。在緩沖體系中，納米零價鐵對磷酸鹽存在很強的物理吸附并且生成了大量的磷酸亞鐵沉淀（蘭鐵礦

5、，vivianite），同時生成了大量的H2，導(dǎo)致納米零價鐵被很快消耗，并且反應(yīng)活性大大降低。但是在非緩沖體系中，磷酸鹽的存在使體系的pH有所升高，進(jìn)而納米零價鐵的腐蝕產(chǎn)氫反應(yīng)減慢，對四氯化碳的脫氯作用沒有受到太大影響，所以磷酸鹽的存在在一定程度上延長了納米零價鐵的使用壽命并且提高了其還原脫氯活性。
　　3.報道了生物法合成FeS納米材料并用于四氯化碳的還原脫氯研究。硫化氫是環(huán)境中普遍存在的一種污染物，一般會在厭氧體系中生成，并且

6、對微生物具有毒害作用，嚴(yán)重影響了微生物降解污染物的活性。同時在環(huán)境中存在著很多金屬還原微生物，金屬還原菌在污染物降解以及地球化學(xué)元素循環(huán)過程中起著重要的作用，例如最普遍的金屬還原菌Shewanella菌。近年來有報道金屬還原菌在金屬還原過程中可以合成納米材料，而這種生物合成的納米材料是否會影響微生物對污染物降解以及其相關(guān)機理并不清楚，本文對此進(jìn)行了深入的研究。Shewanella可以還原三價鐵生成二價鐵，同時可以還原某些含硫化合物（例如

7、硫代硫酸鹽）生成負(fù)二價的硫離子，從而可以在Shewanella菌的細(xì)胞內(nèi)以及細(xì)胞外生成FeS納米顆粒。結(jié)果表明，這種生物合成的FeS納米材料可以大大加快微生物對四氯化碳的還原脫氯，其還原脫氯速率是單純微生物脫氯體系的8倍。并且生物合成的FeS納米材料的還原活性是化學(xué)法合成的FeS納米材料的5倍。對材料的表征結(jié)果表明，相比于化學(xué)合成的FeS納米材料，生物合成的納米材料具有良好的分散性，其中微生物起到了很好的分散劑的作用。另外，生物法合成的