重金属铬作为一种重要的生产原料,在许多行业(如制革、冶金、电镀、纺织印染、电池等)中有着极为广泛的应用,其中六价铬因其毒性大,易迁移,易溶解,对生态环境、动物和人类的危害十分严重,无论在土壤还是地下水中,它都很容易在环境中富集。随着工业现代化的进展,重金属铬在环境中的含量不断增加,在食物链中的生物累积性不断增强,造成的生态影响力也越来越大,要减少和防治重金属铬的污染问题变得亟不可待。因此,研究能够有效吸附重金属铬并在自然界中广泛存在且成本低廉的新型功能材料,以解决近几十年来环境污染问题当中重金属铬的污染,已成为当前新的研究热点。黄铁矿是自然界中存在广泛且化学性质稳定的天然矿物,近年来,在环境污染治理领域常被作为吸附和还原的材料。本研究中通过机械活化制备了纳米黄铁矿,并对制备的黄铁矿纳米粉末的性质以及机械活化后纳米微粒的表面特性进行分析,结果显示本实验所制备的黄铁矿主要成分为Fe S₂,黄铁矿粉末粒径可以达到纳米级别。通过将纳米天然黄铁矿作为PRB介质材料,用柱实验的手段探究了天然黄铁矿在土壤和地下水中能否长期有效的发挥其还原吸附作用,及其对Cr(Ⅵ)的原位固定规律。综合阐述了机械活化后的纳米黄铁矿在作为柱实验反应介质时,原位固定土壤和地下水中Cr(Ⅵ)所表现出来的反应特性及在重金属污染防治领域的应用。在低氧的条件下,将黄铁矿作为柱实验中的反应介质,通过控制黄铁矿的不同填充高度、不同填充方式、重金属铬溶液的不同初始浓度以及不同的流速等条件,作出对纳米级黄铁矿去除土壤和地下水中重金属铬的效果影响的研究。论文主要得到了以下结果与结论:(1)在柱实验研究过程中,通过将装填机械活化的黄铁矿与空白石英砂柱作对比,在原位固定重金属铬的实验中,确定了黄铁矿对Cr(Ⅵ)有明显吸附效果。模拟土壤和地下水中装填纳米黄铁矿能够有效阻滞Cr(Ⅵ)的迁移和转化,从而降低铬在环境中的富集。(2)在研究纳米黄铁矿填充高度对柱实验的影响效果时,得到:重金属Cr(Ⅵ)的去除率随着纳米黄铁矿填充高度的升高而增加。(3)通过改变土柱中纳米黄铁矿的装填方式,发现将黄铁矿与细石英砂均匀混合的装填方式优于将黄铁矿在乙醇中分散直接注入土柱的方式,对Cr(Ⅵ)的累积去除量和累积去除率都有明显提高,这是因为黄铁矿与石英砂混合装入土柱后,纳米黄铁矿与Cr(Ⅵ)的反应接触面积增大,活性位点增多,从而使两组实验结果存在很大差距。(4)柱实验通过调节Cr(Ⅵ)溶液初始浓度,表现出不同结果,初始浓度越低,纳米黄铁矿对Cr(Ⅵ)的吸附还原作用越彻底,去除率越高,稳定性也越好。(5)将污染物溶液泵入的流速加快,土柱中的黄铁矿吸附还原点位很快被污染物占据,因此很快达到吸附稳定平衡阶段,对于连续流入的Cr(Ⅵ)溶液,黄铁矿已经无法继续吸附固定了,导致了流速越快,对Cr(Ⅵ)的去除率越低。(6)通过模拟的柱实验研究,对纳米黄铁矿原位固定土壤和地下水中Cr(Ⅵ)进行了初步的理论推导。黄铁矿作为反应介质,在处理重金属Cr(Ⅵ)的过程中不仅发挥吸附的作用,还与Cr(Ⅵ)溶液发生氧化还原反应。因此,极大提高了对Cr(Ⅵ)的处理效率,降低了Cr(Ⅵ)在土壤和地下水中的污染程度。在环境污染控制与修复领域中,黄铁矿作为一种低成本,高处理效率的材料得以广泛应用。本研究提出利用纳米天然黄铁矿作为柱实验中的反应介质,模拟修复土壤和地下水中的Cr(Ⅵ),进行了一系列实验探究,对实验结果进行分析,得出纳米黄铁矿在土壤和地下水中处理重金属Cr(Ⅵ)的反应规律及反应机理,为纳米黄铁矿在环境修复领域的应用提供了理论基础和实验依据。