由于农业氮肥的过量使用、含氮工业与生活废水的不达标排放、固体废物淋滤下渗等原因,造成地下水中硝酸盐污染严重。零价纳米铁具有来源广、表面积大、强还原性等优点,近年来被广泛应用在地下水污染治理中,但纳米铁颗粒粒径小,在水中很容易团聚,导致比表面积变小,反应活性下降,流动性减弱。此外,零价纳米铁容易被氧化,表明形成钝化层,不利于还原污染物,因此有必要对零价纳米铁进行改性。本研究通过采用鼠李糖脂对零价纳米铁进行改性,并且在改性后的零价纳米铁上负载纳米炭(30-50 nm),进一步减小其氧化和团聚。其中,鼠李糖脂属于生物型表面活性剂,相比化学表面活性剂具有较低毒性和较强的生物降解性;相比其他负载材料,采用纳米炭可以大大降低活性材料的粒径,在地下水中更易于迁移。试验从材料制备、钝化情况、污染物去除、迁移情况、与微生物耦合强化脱氮等各个方面综合分析改性纳米铁炭作为活性材料应用在原位反应带修复中的可行性。具体研究结果如下:(1)改性纳米铁炭中鼠李糖脂和纳米炭的最佳投加量分别为0.03 g,0.28 g。改性纳米铁炭粒径在120-160 nm之间,纳米炭负载在纳米铁上构成花纹状结构,有效减少团聚现象。相比未改性纳米铁,经过改性后的纳米铁炭材料的X射线衍射图杂峰较少,有效缓解了纳米铁的氧化。(2)通过去除硝酸盐的批试验表明鼠李糖脂和纳米炭对纳米铁去除硝酸盐均起到促进作用,纳米炭的作用更为明显;减小硝酸盐的初始浓度,增加纳米铁材料的投加量均会促进硝酸盐的去除;相比纳米铁,改性纳米铁炭对上述条件变化影响较小;改性纳米铁炭与硝酸盐的反应以氧化还原反应为主,其次为纳米级的零价铁和炭颗粒均会对硝酸盐有一定的吸附作用。反应产物主要为铵态氮。(3)储存在不同介质中,纳米铁材料的钝化情况明显不同,其中储存在乙醇中7天后的纳米铁、改性纳米铁、改性纳米铁炭对硝酸盐的去除率仍能达到97%以上,其次为储存在水中,最差的为储存在空气中,对硝酸盐的去除率不到80%;随着储存时间的增加,纳米铁与改性纳米铁炭对硝酸盐的去除能力均有所下降。储存30天后改性纳米铁炭对硝酸盐的去除率(43.42%)较纳米铁对硝酸盐的去除率(30.36%)高。(4)通过土柱迁移试验对比纳米铁与改性纳米铁炭的迁移效果。结果表明改性纳米铁炭的透过率明显较高,迁移率为62.17%,而纳米铁的迁移率为32.00%,相比提高了1.94倍。(5)通过纳米铁材料与微生物耦合强化脱氮,对比不同纳米铁材料与微生物的耦合效果,通过观察反应过程中硝态氮、氨氮、亚硝态氮、总氮的变化,分析得出几种体系脱氮效率从大到小依次为鼠李糖脂改性纳米铁炭与微生物耦合体系,聚乙烯吡咯烷酮改性纳米铁炭与微生物耦合体系,微生物体系,聚乙烯吡咯烷酮改性纳米铁与微生物耦合体系。