中文摘要：

零价铁法成本低廉、环境友好，可以降解多种难降解有机物，同时强化生物处理能力，是目前研究最热的污染物治理技术之一。然而，零价铁处理污染物受传质和反应界面限制，且随着反应进行，其表面逐渐形成钝化层，使其反应活性降低。金属络合性表面活性剂，是具有金属络合功能的表面活性剂，会对Fe-H2O-R（难降解有机物）界面反应产生沿程调控效应。本研究拟以零价铁和Cu/Fe双金属系统为目标体系，以硝基/偶氮芳香族化合物为目标污染物，系统研究金属络合性表面活性剂在材料表面的吸附及其对材料表面性能和污染物传质效果的影响，有机铁配合物的形成、迁移和归宿对反应体系析氢和吸氧反应的调控、对体系综合处理效果和对铁表面腐蚀氧化层的形态分异及老化速度的影响；明晰铁腐蚀、污染物降解与铁表面钝化之间的内在关系；定量化证明污染物的自由基还原和氧化反应历程与产物分布。研究成果可以补充和完善现有的零价铁界面反应机理及知识体系。

结论摘要：

零价铁与传统水体污染物吸附剂和生物介质相比，具有更强的污染物去除能力，已被证实是一种高效的氧化性污染物还原剂，向零价铁反应体系中曝气，O2可通过“二电子反应”而被还原为H2O2，进一步发生Fenton反应也是不争之实，但铁离子的溶出、水解及其在金属表面形成氧化层的过程直接影响到污染物的降解效率，因此，本研究提出以具有金属络合功能的表面活性剂对Fe-H2O-R（难降解有机物）界面反应产生沿程调控效应，可以补充和完善现有的零价铁界面反应机理及知识体系，提高反应体系综合处理效果和长期稳定运行性能，指导工程实践。 基于铁腐蚀、污染物降解与表面钝化之间的内在关系，以零价铁和Cu0/Fe0双金属体系为载体，以含氮难降解有机物为目标污染物，首先研究了操作参数和共存离子对金属界面活性氢的原位形成、铜金属表面得电子及其间接和直接还原污染物的影响，对铁腐蚀和表面钝化物的形成及其材料重复利用性能的影响；进而以阴离子表面活性剂LAS和具有多功能团的络合剂EDTA为研究对象，系统考察了金属络合性表面活性剂在材料表面的吸附及其对材料表面特性的影响，识别了LAS可在金属表面产生快速吸附，投加量决定它产生协同或竞争作用机制，而EDTA不会产生竞争吸附。在此基础上，依靠空气中的O2为原料，依据双金属效应，研究开发了Cu0(Al0)-Fe0-O2两类不同的绿色高级氧化工艺，打破了以往零价铁技术在有氧状态下“混凝沉淀”降解污染物的传统思路，拓展了含铁双金属技术的适用范围，掌握了活性氧（ROS，包括H2O2和？OH等）的直接测定及定量化表征手段。然后，从Fe-络合物的催化特性入手，采用EDTA、草酸两种具有不同官能团的络合剂强化Fe0协同Cu0(Al0)在水溶液中将O2还原产生H2O2和类Fenton氧化效果，突破了传统Fenton法必须在酸性条件下应用的缺点，确定了络合剂的添加是Cu0-Fe0-O2体系产生显著高级氧化能力的必要因素，而络合剂强化条件下Al0-Fe0-O2体系对氯酚类物质的氧化速率可提高5倍以上，系统研究了有机铁配合物的时空分布和形态分异及其强化ROS的原位形成机制，探明了络合剂对有机物反应历程的影响及其同步高效降解，并进行了工艺条件优化。研究成果已发表学术论文（包括在线刊出）11篇，其中SCI收录6篇，累计影响因子20.674，EI收录4篇；申请了2项发明专利。