由于具有高比表面积和良好的阴、阳离子固持性能,水铁矿(Fe5HO8·4H2O)作为一种高效环境材料受到广泛关注,其中一个重要应用方向就是运用水铁矿处理含As水体,但是水铁矿的低稳定性在一定程度上限制了其应用。本文拟通过改变水铁矿的合成速率和As含量各异的水铁矿,来制得不同As含量和结晶程度的水铁矿,藉此探讨了水铁矿生成动力学对其矿物学特征和对As固定能力的影响;同时,开展含砷水铁矿在自然条件下的老化实验和在厌氧微生物异化铁还原细菌(DIRB)作用下的还原分解实验,探讨水铁矿的生成条件(动力学和As添加量)对其转化和分解的影响。研究对深化水铁矿矿物学理论及优化水铁矿的环境工程应用条件等方面有比较重要的意义。水铁矿合成实验结果表明,低的OH-添加速率会导致Fe(OH)x(3-x)+基团聚合、脱水并生成与Fe连接的桥氧键,桥氧键的存在使得具有一定结晶度的6L-Fh、针铁矿和赤铁矿可以直接从溶液中沉淀。H2AsO4-会替代OH-的功能,但由于二者理化性质方面的差异,As参与下形成的水铁矿结晶度降低。中性条件下水铁矿的老化为固相转化,结晶度越好的初始产物转化越彻底。生成速率越慢、As添加量越少的水铁矿中的结晶程度越好,表现在6L-Fh越多。自然老化实验结果表明,中性条件下水铁矿通过固相转变向其它矿物转化,生成速率越慢、As添加量越少、结晶度越好的水铁矿转化越快。转化产物主要为针铁矿和赤铁矿,粒径随着As添加量的减少和合成时间的延长而从5nm~20nm变化。含As水铁矿转化过程中会导致少量As释放,As的释放量受合成过程中As添加量影响较小,受生成速率影响较大,生成速率越慢,As释放量越小。微生物实验结果表明,DIRB的能够有效溶解水铁矿,当水铁矿表面的吸附节点不足以固持As时,As就会释放进入溶液中;生成速率对水铁矿的结晶程度影响很大,生成速率越慢,水铁矿结晶度越高,分解速率越慢,As释放量越少;As添加量越高,水铁矿结晶度越差,分解速率越快,As释放量也越多。该研究表明,环境工程中应用水铁矿共沉淀法处理含As废水时,适当降低共沉淀速率并保持水铁矿处于氧化条件下有助于强化As的固定和抑制水铁矿转化或分解过程中As的释放。