纳米零价铁(nZⅥ)尺寸小、比表面积大、表面能高、还原性强,对环境污染物具有良好的去除效果,常用于土壤及水体修复领域。而nZⅥ的上述特性使其在含氧水介质中易发生氧化现象,导致物理化学性质发生变化,影响污染物的去除效果。本文对nZⅥ在静置、搅拌、不同pH、重金属、无机阴离子和高分子电解质水体中氧化现象进行了系统研究,表征nZⅥ氧化前后结构、组成和性质的演变,推测氧化过程中的化学变化机理;研究nZⅥ氧化产物与天然存在的铁(氢)氧化物性质差别,探讨nZⅥ的绿色环保应用。主要研究结果如下:(1)nZⅥ在静水介质中氧化较慢,随反应时间增加氧化加剧,链球状颗粒减少,反应60-90d后产生大量片层和针状结构氧化物,但仍未完全氧化;最终生成γ-FeO(OH)和少量Fe3O4。同时,随氧化时间的延长,对Cu2+去除率降低。长时间氧化的nZⅥ仍表现出强还原性,在水溶液中稳定后ORPmin为~-700mV,pH为~9。(2)nZⅥ在搅拌水介质中氧化后链球状颗粒减少,片状结构氧化物增多,反应48h可完全氧化,以片层和少量中空球状颗粒存在;氧化不同时间的nZⅥ物相变化不同,初始氧化形成Fe3O4,氧化24h以上形成γ-FeOOH;nZⅥ活性和还原性随氧化时间增加而降低,表现在对Cr(Ⅵ)和Cu2+去除率降低、在水溶液中稳定后ORPmin增加。另外,酸性条件可促进nZⅥ氧化,氧化后形成Fe3O4。纯氧环境下完全氧化的nZⅥ仍为链球状;氧化产物有Fe3O4、γ-FeOOH和三价铁的氧化物。(3)重金属中Cu和Co对nZⅥ影响最大;无机阴离子中NO3-对nZⅥ影响最大,HPO42-影响最小;絮凝剂阴离子、阳离子、非离子聚丙烯酰胺(APAM、CPAM、NPAM)中NPAM对nZⅥ氧化影响最大,CPAM影响最小,分散剂聚丙烯酸(PAA)和聚乙二醇(PEG)对nZⅥ氧化的影响为PAA>PEG。氧化的nZⅥ,发生团聚,产生片状结构氧化物(Fe3O4和FeO(OH));而在HPO42-中,还会产生蓝铁矿和水磷铁矿,SO42-中,产生施氏矿物和黄铁矿。另外,NO3-浓度大于1mN时,才会促进nZⅥ氧化。(4)nZⅥ在不同条件水体中反应后主要产生Fe3O4和FeO(OH);连续供氧有利于FeO(OH)生成,厌氧环境下主要生成Fe3O4;它们在环境中广泛存在,对人体和环境无危害。