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非均相Fenton反应能在中性pH条件下，利用固体催化剂与H2O2反应产生的活性氧物种(ROS)，高效去除水中难生物降解的有机物，且催化剂可重复利用，因而在水处理领域具有巨大应用前景。自二十世纪九十年代以来，非均相Fenton反应的研究不断涌现，主要集中在高效催化剂的研发，但对于反应体系的作用机理尚不明确。深入研究典型的铁基材料催化的非均相Fenton反应机理，将有助于研发高效催化剂，早日实现非均相Fenton反应的工业化应用。 本文基于Fe3O4催化的非均相Fenton反应动力学过程和微界面机制，系统地研究了Fe3O4的表面性质、有机物的特性、以及不同共存配体对于非均相Fenton反应的影响机制。主要研究工作和成果如下。 (1)通过化学共沉淀法制备了纳米级Fe3O4(nano-Fe3O4)，对比研究了自制纳米级Fe3O4和商品微米级Fe3O4分别催化的非均相Fenton体系的反应动力学过程。结果表明，Fe3O4通过表面反应催化H2O2分解。Fe3O4/H2O2氧化邻苯二酚也为非均相反应机制主导。具有大比表面积的nano-Fe3O4，能提供更多表面活性位，加速H2O2活性分解，产生更多·OH和大量HO2·/O2·-，从而加速邻苯二酚的氧化。但两种Fe3O4/H2O2氧化邻苯二酚体系的DOC去除率和氧化效率E值相当，可能由Fe3O4本身的化学特性决定。 (2)分别研究了邻苯二酚、4-氯邻苯二酚，在nano-Fe3O4催化的非均相Fenton体系中的氧化动力学过程和界面反应过程。结果表明，nano-Fe3O4/H2O2体系可在3h内完全去除水中邻苯二酚或4-氯邻苯二酚，目标有机物的氧化曲线遵循二级反应动力学方程。4-氯邻苯二酚的氧化速率更大，可能与其略低的吸附量和本身的化学特性有关。氧化产生的氯代有机物，可能导致了其较低的矿化度。邻苯二酚的氧化伴随醚类、二聚体类物质的产生与吸附，以及碳中心自由基的产生，可能与其较高的矿化程度有关。两种有机物的非均相Fenton氧化体系中，H2O2主要通过表面反应产生·OH和大量HO2·/O2·-，进攻近催化剂表面溶液相中的目标有机物。并且伴随羧酸类物质的产生和吸附。 (3)将配体磷酸盐引入nano-Fe3O4/H2O2氧化邻苯二酚的体系。结果表明，磷酸盐能强烈吸附于nano-Fe3O4表面，与H2O2竞争表面位，抑制H2O2的分解和·OH的生成，从而降低邻苯二酚的氧化速率和DOC去除率。吸附的磷酸盐虽然会与邻苯二酚竞争Fe3O4表面吸附位，但并不影响界面上有机物的氧化反应。随着非均相Fenton反应的进行，磷酸盐与溶出铁形成磷酸铁沉淀，沉积于Fe3O4表面，也可能影响非均相Fenton反应。 (4)溶液中的EDTA和表面吸附的EDTA均可加速nano-Fe3O4/H2O2体系中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的氧化。溶液中的EDTA通过与Fe3O4表面络合，促进Fe3O4溶出，从而引发由Fe2+/3+-EDTA增强的均相Fenton反应。同时，溶液中的EDTA也会被反应产生的ROS进攻。另一方面，吸附的EDTA会与H2O2竞争Fe3O4表面活性位，明显抑制H2O2分解。但是，H2O2活性分解产生的·OH和HO2·/O2-·并未明显减少。吸附的EDTA通过加强，近催化剂表面区域的DMP对ROS的有效利用，而加速DMP的氧化。