近年来地下水重金属污染日益加重,如何高效稳定化地下水中的重金属已经成为焦点环境问题。原位反应带技术（in-situ reactive zone,IRZ）可使迁移至活性反应区的重金属与修复试剂通过氧化、还原、吸附、沉淀、有机络合等化学反应使重金属转化为无毒或毒性小的形态。因IRZ技术成本低、施工操作简便,能够修复埋藏较深的地下水污染等优点,成为近年来地下水原位修复的研究热点。IRZ技术修复试剂需具有以下特性:一是注入的修复试剂对污染物具有较高的处理能力;二是修复试剂在地下环境中具有良好的迁移性。Mg（OH）₂作为一种溶解度较低的碱类物质,具有缓释OH^-的特性,当被注入到地下环境中后,能够长期使地下水维持在碱性环境,是良好的地下水重金属污染修复药剂,在地下水染的控制与修复上有着广阔的应用前景。然而Mg（OH）₂悬浊液的稳定性很差,易沉降且颗粒的Zeta电位为正,注入到地下环境中后容易被介质吸附拦截,不具有良好的迁移性能,限制了其在IRZ技术中的应用。因此,本论文以Mg（OH）₂作为研究对象,利用表面活性剂对其进行改性,制备出分散性好、稳定性高的胶体Mg（OH）₂。通过摇瓶实验和一维模拟柱实验考察胶体Mg（OH）₂稳定化重金属离子及其缓释OH^-的特性。通过一维模拟柱实验研究不同影响因素（包括注入速度、介质粒径、地下水离子强度和Mg（OH）₂的初始浓度）对胶体Mg（OH）₂在含水层中迁移分布的影响。针对胶体Mg（OH）₂颗粒不均匀的特性,将已有的胶体迁移模型与微积分的方法结合,建立胶体Mg（OH）₂在含水层中的迁移模型。考察了污染物的种类和浓度对胶体Mg（OH）₂在含水层中迁移性能的影响,并提出通过提高粘度的方法增强Mg（OH）₂在高浓度重金属污染含水层中分布的均匀性。最后探究了Mg（OH）₂对复合重金属的稳定化效果,对复合重金属在Mg（OH）₂原位反应带中的相互作用机制进行了研究,并提出通过与MgCO₃复配,增强Mg（OH）₂对Cd的稳定化效果。具体研究结果如下:（1）表面活性剂的添加对胶体Mg（OH）₂稳定性的影响（1）高浓度的十二烷基硫酸钠（SDS）对Mg（OH）₂有较好的改性效果。然而使用SDS对Mg（OH）₂进行改性时,SDS的利用率很低,大部分的SDS并没有分布在Mg（OH）₂颗粒的表面,起到改性作用。（2）吐温80的加入,降低了SDS的临界胶束浓度,由原来的300 mg/L降为10 mg/L。使SDS更容易从溶液表面进入到溶液内部,导致更多的SDS分子分布在Mg（OH）₂颗粒表面,对Mg（OH）₂进行改性。因此,吐温80/SDS复配型表面活性剂对Mg（OH）₂有着更好的改性效果。当吐温80/SDS超过1:1时,复配表面活性剂的改性效果显著,胶体Mg（OH）₂的稳定性和颗粒的分散性都有明显的增强。（2）胶体Mg（OH）₂稳定化重金属离子及其OH^-缓释特性（1）胶体Mg（OH）₂对Cr（III）、Pb（II）和Cd（II）复合重金属离子的沉淀在时间上表现出一定的顺序性,Cr（III）最先沉淀,其次是Pb（II）,最后是Cd（II）。三种重金属的沉淀反应均符合一级反应动力学,R²均大于0.95,反应速率常数分别为0.047、0.02和0.0016 min^-1。（2）胶体Mg（OH）₂注入到模拟柱中后,既能有效的迁移并且在介质上有一定程度的截留,显著增加了介质的pH缓冲容量。介质表面的Mg（OH）₂会向地下水中缓慢的释放OH^-,使出水pH值稳定在9左右。胶体Mg（OH）₂的注入能够长期调节地下水的pH值,使其在地下水修复中有着广阔的的应用前景。（3）胶体Mg（OH）₂在含水层中的迁移性能及模型模拟（1）流速、介质粒径和离子强度对胶体Mg（OH）₂的迁移性能有着不同程度的影响。较大的的流速、介质粒径和较小的离子强度有利于胶体Mg（OH）₂的迁移。而胶体Mg（OH）₂本身的浓度对其在含水层中的迁移性能影响很小。（2）针对胶体Mg（OH）₂在颗粒粒径上表现出明显的非均匀性,本论文将胶体Mg（OH）₂按照粒径分布分为若干个单元,在每个单元内Mg（OH）₂被认为是均质胶体并可以用已有模型模拟计算,胶体Mg（OH）₂的迁移结果为各个单元的加和。利用微积分的方法将均质胶体迁移模型用于非均质胶体迁移的模拟,创建了非均质胶体在含水层中的迁移模型。模型不仅能够很好的模拟胶体Mg（OH）₂在迁移过程中的浓度变化,还可以较好的模拟计算不同流速、介质粒径和离子强度条件下胶体Mg（OH）₂在含水层中的迁移分布。（3）流速和介质粒径对碰撞效率η和捕集效率α均有影响;较大的流速能够降低η和α,促进胶体Mg（OH）₂的迁移;介质粒径的增加能够显著降低η却导致α的增加;离子强度的增加对η没有影响,却能显著增加α,进而降低胶体Mg（OH）₂的迁移性能。（4）胶体Mg（OH）₂在污染含水层中的迁移性能（1）胶体Mg（OH）₂在含水层中的迁移性能会随着重金属污染浓度的增加而降低。污染浓度的增加可以导致介质表面的Zeta电位降低和地下水离子强度的增加,进而减小胶体Mg（OH）₂与介质间的静电排斥力,增加胶体Mg（OH）₂在介质上的沉积,导致迁移能力的下降。（2）在胶体Mg（OH）₂中添加黄原胶会显著提高流体的粘度,导致胶体Mg（OH）₂在迁移的过程中注入压力增大。但黄原胶的添加可以显著降低胶体Mg（OH）₂颗粒在介质上的沉积,使Mg（OH）₂在模拟柱中的分布更为均匀,进而提高重金属的稳定化效果。（5）Mg（OH）₂原位修复重金属污染性能（1）一维模拟柱的实验结果表明由于Mg（OH）₂对复合重金属离子的顺序沉淀作用,复合重金属在空间上的迁移分布均存在分带特性,不同重金属分布在模拟柱的不同位置。（2）Mg（OH）₂对Cr和Pb的稳定化效果较好,介质中的重金属主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化态存在,没有检测到可交换态。而对Cd的稳定化效果较差,可交换态的比重仍然较大。（6）MgCO₃/Mg（OH）₂原位修复Cd污染效果（1）MgCO₃和Mg（OH）₂可以形成互补,MgCO₃能够有效的沉淀含水层中的Cd,Mg（OH）₂可以提供并维持稳定化所需的pH值,当MgCO₃和Mg（OH）₂的复配比例为1:1时,对Cd的稳定化效果达到最好。（2）MgCO₃/Mg（OH）₂复配型修复试剂对含水层中Cd的稳定化效果要明显优于Mg（OH）₂,MgCO₃能够有效的强化Mg（OH）₂修复地下水Cd污染。本论文的创新点体现在:（1）制备出兼具OH^-缓释和良好迁移特性的地下水原位修复试剂—胶体Mg（OH）₂传统的水溶性pH调节药剂（NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃等）在注入到地下环境后容易随地下水迁移,长效的pH缓冲能力较差。而Mg（OH）₂具有可缓释OH^-的特性,使其具有长效的pH缓冲能力,但Mg（OH）₂悬浊液的稳定性很差,容易团聚沉淀。因此,本论文利用表面活性剂对其改性,制备出稳定性较高、迁移性较强的胶体Mg（OH）₂,将Mg（OH）₂的缓释特性应用到地下水重金属污染的原位修复。（2）创建了胶体Mg（OH）₂（非均质胶体）在含水层中的迁移模型已有的胶体迁移模型大多用来模拟均质胶体在含水层中的迁移分布,而胶体Mg（OH）₂具有颗粒不均匀的性质。本论文针对胶体Mg（OH）₂的性质,采用微积分的方法,将胶体Mg（OH）₂按照粒径分布分为若干个单元,在每个单元内,胶体Mg（OH）₂的粒径是均一的（可以按照已有迁移模型模拟计算）,胶体Mg（OH）₂的迁移结果为各个单元的加和,建立了胶体Mg（OH）₂在含水层中的迁移模型。（3）粘度改性提高胶体Mg（OH）₂在含水层中分布的均匀性针对胶体Mg（OH）₂在高浓度重金属污染含水层中迁移性能较差、分布不均匀的缺点,本论文提出适当增加胶体Mg（OH）₂的粘度,降低胶体Mg（OH）₂颗粒在含水层介质上的沉积,增强Mg（OH）₂在含水层中分布的均匀性,进而提高其对重金属的稳定化效果的方法。