随着工业化的快速发展,产生大量的含重金属废物。由于存储和处置不当,重金属已成为地下水中最为常见的污染物。地下水的重金属污染,对水资源的安全利用、人类健康和生态环境都带来了威胁。修复有毒重金属污染的土壤和地下水是一个巨大的挑战,其中,Cr(Ⅵ)是土壤和地下水中最常见的重金属污染物之一。目前,纳米铁通常被认为是高效的地下水污染原位化学还原修复剂,并已在实际工程得到应用。然而,在地下环境中注入纳米铁具有不确定的生态和环境问题。一些研究表明:纳米颗粒进入生态环境系统可能会导致严重的毒理学问题,建议应谨慎使用。为了解决纳米铁给生态环境带来不确定影响的问题,同时能有效地利用零价铁的还原能力,本论文研究了微米级零价铁作为地下水原位修复剂的可行性。为了克服微米铁自身的重力沉降并提高Cr(Ⅵ)污染地下水的原位修复效果,本实验通过改变改性剂种类、体系配比以及微米铁粒径对微米铁表面进行改性;系统地研究了改性微米铁浆液的稳定性及其去除Cr(Ⅵ)的能力;筛选出最佳的改性剂及其投加浓度。其中,重点研究黄原胶改性微米铁浆液在地层介质中的迁移分布规律;在此基础上,通过模拟实验,创建了黄原胶(XG)改性微米铁原位还原反应带,并全面系统地研究改性微米铁浆液对污染含水层的修复效果以及监测修复过程中的水化学性质(如:DO、ORP和pH值等相关参数)的变化情况。本论文的研究成果如下:(1)实验通过改变改性剂种类、体系配比以及微米铁粒径对微米铁进行表面改性,最后通过实验筛选,选取XG作为改性剂、投加浓度为6.0 g/L,微米铁粒径为1μm时改性效果最好,此时的改性微米铁浆液具有最佳的悬浮稳定性。在去除Cr(Ⅵ)的实验中,随着XG浓度的增加,Cr(Ⅵ)的去除率也随之增加。XG可以有效地阻止微米铁发生重力沉降,促进微米铁对Cr(Ⅵ)的还原,整体上提高改性微米铁对Cr(Ⅵ)的去除效能。(2)通过一维模拟柱实验,研究了黄原胶改性微米铁浆液在多孔介质中的迁移特性。经XG改性后的微米铁迁移能力得到提高。黄原胶改性微米铁浆液的迁移能力随含水层介质粒径的增大而提高,其在粗砂中的迁移能力是在细砂中的2.3倍。同时,黄原胶改性微米铁浆液的迁移能力也受注入速度的影响,黄原胶改性微米铁浆液的迁移能力随注入速度的增加而增加。此外,黄原胶改性微米铁浆液的迁移能力也受其注入浓度的影响,注入浓度越大,其迁移能力就越差。因此,在实际应用中,应综合考虑反应带形成情况与反应试剂浓度对修复效果的影响,并选择适当的注入浓度以确保形成有效的反应带。(3)通过注入井将黄原胶改性微米铁浆液注入Cr(Ⅵ)污染含水层中,以进行污染含水层修复的模拟实验。在注入浆液之后,注入井附近及下游区域形成了稳定的原位反应带,以有效去除地下水中Cr(Ⅵ)污染。其DO和ORP分别降至2 mg/L和-200 mV以下。随即ORP稳定在-100 mV左右。ORP从氧化环境向还原环境的转变为还原Cr(Ⅵ)提供了十分有利的条件。同时,pH值升高并稳定在8.2~8.8范围内,这说明黄原胶改性微米铁浆液的注入对体系pH值的提高没有显著影响,因此对环境友好。随着黄原胶改性微米铁浆液去除Cr(Ⅵ)污染物而被消耗,反应带逐渐衰减直至消亡,此时地下水的水化学参数慢慢恢复到原始水平。(4)本论文研究表明:微米零价铁通过适当改性,完全可以用于渗透性较好的Cr(Ⅵ)污染含水层的原位化学还原修复。本实验中改性微米铁对Cr(Ⅵ)的去除具有一定的效果。由于微米铁的低成本和低健康风险,在地下水污染原位还原反应带修复中具有广阔的前景。