一、研究背景
随着全球经济的飞速发展，越来越多的重金属污染物进入环境，而水俣病、骨痛病以及四日市哮喘等事件的发生，使重金属污染问题研究被提上了议事日程。铬作为重金属污染的主要污染物之一，需要更优的处理方法。其来源有自然来源和人造来源两种，自然来源主要是铬矿石在自然条件下经过各种途径进入环境，而人造来源主要是固废的排放、农药的过度使用等。铬在环境中的存在形态主要有三价和六价两种，而六价铬的毒性是三价铬的100倍以上，故六价铬是铬污染的主要研究方向。对人体而言，六价铬主要对皮肤、消化道和肝脏造成损伤，并具有致癌性。会造成如皮肤溃疡、腹痛和肝损伤等一系列问题。
纳米零价铁（nZVI）是指粒径为1～100 nm纳米铁粉颗粒，因其具有较高的比表面积，同时具有表面效应和小尺寸效应，所以具有优越的吸附性能和很高的还原活性，在环境材料中备受关注。纳米零价铁治理重金属的作用机理主要有两种：纳米零价铁的还原性、铁的吸附作用。还原性是指利用铁的强还原性将重金属还原成低价态或着金属单质，从而降低其毒性。零价铁因为化学活性强，电负性高，可以和溶解氧和水发生反应，产生亚铁离子，从而可以有效的向污染物传递电子。比如用零价铁处理含六价铬的重金属废水，便是利用零价铁将六价铬还原成对人体低毒性的三价铬。吸附作用则是指在使用零价铁的过程中会产生亚铁离子和铁离子等，而这些离子在碱性溶液中会形成如氢氧化亚铁和氢氧化铁等物质，这些物质作为良好的絮凝剂能够很好地吸附重金属。段睿等人利用大蒜渣负载型纳米零价铁处理含二价铜的重金属废液，在pH=10，Fe 3 /Fe 2 =1.5， Fe 2 / Cu 2 =30的条件下，反应15min，可以使铜的去除率达到99.95%。桑伟璇等人利用纳米零价铁材料去除溶液中的U（VI），在pH=6， U（VI）初始浓度为10.0mg/l的条件下，投加0.4g/l的纳米零价铁反应140min，可以使U(VI)的去除率达到95.05%。 李丹用零价铁处理100 mg/l的含镍废水溶液时，在pH=5的条件下，去除率可达到94.9%。
同时零价铁在使用时也存在一些问题，纳米零价铁粒径小，极易团聚且在空气中易发生氧化，导致其对污染物的还原降解效率降低；去除重金属的温度、pH等反应条件都需要进一步测量来确定；其在使用时会出现钝化，加入水体会出现沉底等问题都降低了其处理效果。这些问题都是我们急需解决。为了提高其活性和稳定性，需对其进行改性。改性方法主要有表面改性、金属改性、载体负载和磷酸化等方法。
表面改性是指通过加入表面改性剂是纳米零价铁表面电荷发生变化，来克服静电吸引从而减少颗粒的聚集。一个好的改性剂需要其廉价易得，能很好的加到颗粒物表面，且稳定性好并且不会造成二次污染。常用的表面改性剂有淀粉、羧甲基纤维素和瓜尔胶等等。
金属改性则是将较不活泼的金属，如将 Pd、Ni 等加入纳米零价铁形成双金属纳米颗粒以增加颗粒的反应性，从而提供良好的钝化保护。其主要通过金属还原和催化加氢两个方面来处理重金属。零价铁还原重金属同时产生氢气，而Pd、Ni等金属可以催化氢气对重金属的还原，故大大加强了处理重金属的能力。
载体负载则是以多孔的有机物或无机物作载体将纳米零价铁固定在载体表面上来实现对纳米颗粒的固定，增强其机械强度，从而增加纳米零价铁的稳定性。负载材料有如生物炭、膜材料、瓜尔胶一类的有机物载体，既可以增加零价铁的分散性和均一性，也能促进电子转移。也有像活性炭、石墨烯一类的多空碳载体，可以增强零价铁的分散性、稳定性和比表面积。还有如沸石、氧化钙等无机载体也能提高零价铁的稳定性。同时某些载体本身也有吸附能力，可以和零价铁协同作用，提高对重金属的处理效果。
磷酸化零价铁指在零价铁制备过程中加入少量磷酸盐，得到一种新的磷酸化零价铁材料，磷酸根的加入可以使纳米零价铁的粒径减小、比表面积增大，同时磷酸根易吸附于零价铁表面，形成难溶物蓝铁矿，蓝铁矿可防止纳米零价铁的过度腐蚀，克服了零价铁容易腐蚀的缺点。
二、研究方法和内容
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