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近年来,随着社会生产活动和工业的快速发展,硝酸盐污染在国内外各地普遍出现,给人们的身体健康和生态环境造成巨大的威胁。纳米零价铁(nZVI)因其比表面积大,还原活性强,且价格低廉,环境友好,已被广泛应用于水中硝酸盐的去除。但nZVI技术仍然存在一些问题需要解决:(1)纳米零价铁极易被氧化,在其表面形成一层致密氧化膜,这层氧化膜阻碍了零价铁与污染物的接触,使得零价铁不能进一步与污染物反应,降低了零价铁的利用率;(2)纳米零价铁颗粒具有自发团聚趋势,减少了纳米零价铁颗粒的吸附位点,反应活性下降。因此,如何抑制纳米零价铁的团聚,提高纳米零价铁颗粒的还原效率是亟待解决的重要问题。本论文以吡啶基螯合树脂(DOW 3N)为载体,制备负载型纳米Fe/Cu双金属复合材料,采用扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)及透射电子显微镜(TEM)等表征分析方法对该材料的结构及组成进行分析,研究该材料对水中硝酸盐的还原机理,系统探讨了水质条件对负载型纳米Fe/Cu双金属复合材料对水中硝酸盐还原的影响机制,并研究该材料对水中硝酸盐和磷酸盐的同步去除机制。在此基础上,探讨该材料的稳定性及其在实际水体中的应用。论文的主要研究内容和结论如下:(1)负载型纳米Fe/Cu双金属复合材料对硝酸根的还原特性。SEM-EDS及TEM结果表明:DOW3N是金属纳米颗粒的良好载体,能够获得均匀分布的Fe/Cu纳米颗粒;该树脂作为载体能够减小Fe/Cu双金属纳米颗粒的团聚,在一定程度上増强纳米颗粒的稳定性;XPS结果显示该复合材料具有零价铁和零价铜的金属形态,但含有部分氧化态的金属形态,可能是在样品的制备和保存过程中产生的。随着金属铜负载量的增加,该材料对硝酸根的还原效率得到提高,但继续提高铜的负载量,硝酸根的还原效率反而有所下降。(2)水质条件对负载型纳米Fe/Cu双金属复合材料还原硝酸盐的影响机制。硝酸盐浓度对去除速率的影响不大,但随着硝酸盐初始浓度增大,纳米Fe/Cu复合材料对硝酸盐的去除率越来越低;pH对复合材料去除硝酸盐影响比较大,低pH更有利于还原反应的进行;DO会同纳米零价铁反应,从而影响纳米零价铁对污染物的去除效率。硫酸盐、氯离子、磷酸盐和重碳酸盐等竞争离子和腐殖酸均在一定程度上阻碍纳米零价铁对硝酸盐的去除,主要原因可能是竞争离子、腐殖酸会和硝酸盐一起竞争纳米零价铁上的活性点位,另一方面共沉淀物质被吸附在纳米复合材料,抑制了纳米Fe/Cu金属的腐蚀和电子传递,从而影响硝酸盐的去除.(3)负载型纳米Fe/Cu双金属复合材料同步去除水中硝酸根和磷酸根。以负载型纳米Fe/Ni双金属复合材料(D-Fe/Ni)作对比,探讨负载型纳米Fe/Cu双金属复合材料(D-Fe/Cu)对水中硝酸根和磷酸根的同步去除机制。研究结果表明,D-Fe/Ni和D-Fe/Cu均具有较高的硝酸盐还原效率和除磷效率。D-Fe/Ni和D-Fe/Cu对硝酸盐的去除率分别为98.7%和95.5%。D-Fe/Ni还原硝酸盐的主要产物为氨,而D-Fe/Cu还原产物为亚硝酸盐和氨。D-Fe/Cu和D-Fe/Ni的除磷效率分别为99%和93%。磷酸根的去除机理主要有吸附、共沉淀以及该材料在氧化过程中形成的高分子配体(PLE)对磷酸根的吸附。当硝酸根和磷酸根共存时,D-Fe/Cu和DFe/Ni均能够实现硝酸根和磷酸根的同步去除。当硝酸根存在时,对磷酸根的去除有促进作用。当磷酸根存在时,对硝酸根的去除有抑制作用,但D-Fe/Cu对硝酸根的去除受磷酸根影响很小,而D-Fe/Ni对硝酸根的去除则受磷酸根影响较大。(4)负载型纳米Fe/Cu双金属复合材料稳定性及其在实际水体中的应用。将使用过的负载型纳米Fe/Cu双金属复合材料用酸再生,再生过程中重金属Cu几乎没有损失,经重新负载金属铁后再用硼氢化钠还原,实验结果表明,用此再生方法该材料可重复使用五次后对硝酸根的去除率仍然可达90%以上。将该材料用于污水处理厂二级生化出水中硝酸根的去除,去除率为29.40%。