苯系物是重要的化工原料,是石油及石油产品的重要组成成分,被广泛应用于石油、涂料、医药和化工等行业中。在其生产使用过程中,苯系物泄露使其成为污染土壤和地下水中最主要的有机污染物之一。鉴于苯系物的污染广泛性及其对人体健康的潜在威胁,本研究以苯系物在污染土壤和地下水中最常见且毒性最大的苯为研究对象,以新型氧化剂过碳酸钠(SPC)为核心研究苯污染地下水修复技术。课题主要研究了 Fe2+/Fe3+催化SPC体系对水溶液中苯的处理效果,针对Fe2+催化SPC体系存在的问题,采取螯合剂和还原剂优化方案,提高体系对苯的处理能力。考察了化学剂投加量和水质条件对各体系中苯降解的影响,并进一步研究了各体系对实际地下水中苯的降解能力。利用自由基探针、自由基清扫以及电子顺磁共振技术(EPR)探究了各体系中存在的主要活性氧自由基及其在苯降解过程中的作用,并通过产物分析确定了 Fe3+催化SPC体系中苯的降解途径。主要结论如下:1)Fe2+催化SPC体系可快速高效降解苯,当SPC和Fe2+浓度为10 mM时,苯在2 min内即降解完全。苯去除率随SPC和Fe2+投加量的增加而增大,但过量的SPC和Fe2+不利于体系中苯的降解。SPC和Fe2+投加顺序对苯的降解具有显著影响,优先投加Fe2+更有利于苯的降解。HO’和O2·-是体系中存在的两种主要活性氧自由基,且HO’是降解苯的主导自由基,而02·-对苯的降解作用可忽略。溶液初始pH为3时,HO·强度最高且持续时间长,苯去除率最高。NO3-和SO42-对苯的降解无影响,HC03-、高浓度的Cl-和腐殖酸可明显抑制苯的降解。Fe2+催化SPC体系对实际地下水中苯的降解效果因受地下水复杂成分的影响而显著降低,但适当提高SPC和Fe2+投加量即可克服实际地下水对体系降解苯产生的不利影响。2)不同螯合剂对Fe2+催化SPC体系中苯的去除效果存在显著差别,柠檬酸(CIA)、草酸(OXA)和谷氨酸(GA)有效避免了体系中Fe沉淀,提高了体系的催化能力,明显促进了苯的降解。与Fe2+催化SPC体系相比,CIA、OXA或GA的加入增强了HO·的产生,使螯合体系中HO·强度更强,稳定性更高。HO·仍是各体系中降解苯的主导自由基,但O2·-也参与了螯合体系对苯的降解,且CIA、OXA或GA的加入提高了O2·-对苯降解的贡献。极端碱性pH、高浓度HC03-和腐殖酸仍然会抑制CIA、OXA或GA螯合-Fe2+催化SPC体系对苯的降解,但CIA、OXA或GA的加入削弱了上述因素的不利影响,可促进实际地下水中苯的降解。3)适量的盐酸羟胺(HYH)、抗坏血酸(ASA)和抗坏血酸钠(SA)均促进了OXA-Fe2+催化SPC或CIA-Fe2+催化SPC体系中Fe3+向Fe2+的还原,提高了 Fe2+浓度,加速H202消耗,明显提高了苯的降解效率,但过量的HYH、ASA和SA不利于苯的进一步去除。自由基探针实验和EPR分析结果表明,HYH、ASA和SA均强化了 OXA-Fe2+催化SPC体系中HO·和O2·-的产生,HYH对CIA-Fe2+催化SPC体系中HO·产生的促进效果优于ASA和SA,但ASA和SA对体系中02·-产生的促进效果更加明显。HO’是各体系降解苯的主导自由基,但HYH、ASA和SA的加入提高了O2·-对苯降解的贡献。HYH、ASA和SA优化OXA-Fe2+催化SPC或CIA-Fe2+催化SPC体系均可很好的适用于酸性及中性条件,且受Cl-、NO3-和SO42-的影响微弱。但碱性条件、HCO3-以及高浓度的腐殖酸不利于苯的降解。与单独OXA-Fe2+催化SPC和CIA-Fe2+催化SPC体系相比,还原剂优化体系更有利于实际地下水中苯的降解。4)Fe3+催化SPC体系可有效去除水溶液中的苯,但受到SPC和Fe3+投加量的显著影响。HO·是体系中直接降解苯的主导自由基,但其产生强烈依赖于体系中存在的O2·-和苯降解的中间产物自由基(R·),因此O2·-和R·间接参与了苯的降解。苯的降解产物分为羟基化衍生物和短链脂肪酸两类,有两条不同的降解途径。除高浓度Cl-和HCO3-明显抑制了苯的降解之外,其余所考察的水质条件对苯的降解影响微弱,且Fe3+催化SPC体系对实际地下水中苯的降解效果显著,证实了该技术的可应用性。