随着人口数量的增加和工农业进程的加快,越来越多的污染物被排放到水环境中,给水资源造成了严重的污染。水污染直接影响地球生物的生存,因此净化水质、供应优质水是当今人类社会亟需解决的问题之一。有机染料和重金属离子因其应用范围广,在水污染物中占重要地位。本文使用均相沉淀法制备马基诺矿型纳米硫化亚铁(FeS_m)和椰壳生物炭负载的FeS_m复合材料(FeS_m/BC)为催化剂和吸附剂,以有机染料罗丹明B(RhB)和重金属离子六价铬(Cr(VI))为目标污染物,通过高级氧化工艺(AOPs)非均相类芬顿法和吸附法对目标污染物进行去除研究。探讨了反应条件对污染物去除的影响,考察了催化剂的重复使用性和稳定性,明确了污染物的去除机理和途径,具体研究内容如下:(1)采用均相沉淀法制备的FeS_m具有沿(001)面择优取向的纳米片聚集而成的花状形貌特征,考察了FeS_m在水溶液中对RhB的非均相类芬顿催化降解性能,研究了反应条件对RhB降解性能的影响。重复性实验中反应活性降低是由于FeS_m发生部分氧化转化为纤铁矿所致,但纤铁矿仍具有相对较低的羟基自由基(·OH)生成活性,因此,在长时间降解中对RhB仍具有较好的降解效果。光致发光技术和自由基捕获实验证明,催化剂表面产生的·OH是有效去除RhB的主要活性物种,FeS_m表面的Fe物种为表面介导反应的主要活性中心。总有机碳(TOC)测试表明,降解不完全,有中间产物形成。利用液相色谱-质谱(LC-MS)联用技术鉴定降解中间产物,基于RhB的紫外可见吸收光谱和质谱数据,推测了降解路径。结果表明,FeS_m对RhB的降解是吸附、芬顿和非均相类芬顿反应共同作用的结果。(2)在上述基础上,以椰壳生物炭(BC)为载体,对FeS_m进行改性,制备了FeS_m/BC复合材料。FeS_m/BC上FeS_m沿(001)晶面择优取向排布且呈现均匀的蜂窝状形貌特征,而且具有较高的比表面积和较小的孔径分布,更适合用作重金属离子去除材料。在去除废水Cr(VI)的研究中发现,p H是影响Cr(VI)去除的主要因素:p H通过影响溶液中Cr(VI)的存在形式、吸附自由能、氧化还原电位、FeS_m/BC表面所带电荷种类和Fe²⁺和S^2-的还原性能对Cr(VI)的去除产生影响,低p H值更有利于Cr(VI)的去除。溶液中的共存阴离子由于竞争吸附作用会抑制Cr(VI)的去除,共存阳离子无影响。FeS_m/BC对Cr(VI)的吸附过程遵循准二级动力学和Langmuir吸附等温线模型,说明该吸附过程是受化学吸附机理所控制的单分子层表面吸附,吸附过程涉及吸附剂与吸附质之间的电子共享或交换。热力学研究表明,该吸附过程是自发的熵增过程,升温有利于吸附进行。FeS_m/BC对Cr(VI)的去除是吸附、还原和共沉淀共同作用的结果。