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随着我国经济的快速发展和工业化进程的推进,各地的环境形势日益严峻,土壤及地下水污染已成为我国面临的重要环境问题。氯代烃类有机溶剂的广泛应用和处理处置中的不当操作使其成为污染场地土壤和地下水中主要的有机污染物。氯代烃污染地下水的原位化学氧化修复也因此受到广泛关注。本论文以污染场地地下水中常见的氯代烃污染物三氯乙烯(TCE)为目标,开展基于新型氧化剂过氧化钙(CP)的Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)催化氧化体系处理水溶液中的TCE研究,并分别通过(S,S)-乙二胺-(N,N’)-二琥珀酸三钠(EDDS)和柠檬酸(CA)螯合剂以及抗坏血酸(AA)还原剂对Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)催化过氧化钙体系进行强化改良,考察了各反应体系中反应参数和水质条件对TCE降解效果的影响,通过分析自由基的产生和对TCE降解的贡献阐明TCE的降解机理,并验证了铁催化过氧化钙体系在实际地下水修复中的适用性,主要研究结论如下:(1)Fe(Ⅱ)催化CP体系可以有效地降解TCE。TCE初始浓度为0.15 mM,CP/Fe(Ⅱ)/TCE摩尔比为4/8/1时,15 min后水溶液中TCE去除率可达99.8%。过量或不足的CP和Fe(Ⅱ)均会降低TCE的降解效率。自由基探针试验结果表明Fe(Ⅱ)催化CP体系中产生了羟基自由基(HO·)和超氧自由基阴离子(O2·-)。其中HO·在TCE降解过程占主导地位,而O2·-起到辅助作用,HO·氧化降解的TCE可实现完全矿化。溶液pH的升高不利于TCE的降解,Cl-和HC03-对TCE降解有明显的抑制作用。Fe(Ⅱ)催化CP体系处理实际地下水中TCE污染时效率明显降低,但通过提高氧化剂和催化剂的投加量可以达到理想的TCE去除效果。(2)EDDS螯合强化了 Fe(Ⅱ)催化CP体系在近中性pH条件下降解TCE的效果。Fe(Ⅱ)-EDDS催化CP体系中TCE降解过程可分为快速和慢速两个阶段。Fe(Ⅱ)/EDDS配比控制了催化剂的存在形式和反应活性,最佳Fe(Ⅱ)/EDDS摩尔比为1/1。以Fe(Ⅱ)-EDDS螯合物代替游离态Fe(Ⅱ)有效地阻止了铁离子沉淀,提高了氧化剂的利用率。溶液pH的升高降低了 TCE去除效率,HCO3-和腐殖酸对TCE降解有明显的抑制作用。Fe(Ⅱ)-EDDS催化CP体系Fe(Ⅱ)催化CP体系更适应地下水中水质条件的环境,在处理实际地下水中TCE污染有更好的效果。(3)Fe(Ⅲ)催化CP体系能够有效去除水中TCE。TCE初始浓度为0.15 mM,CP/Fe(Ⅲ)/TCE摩尔比为20/40/1时,180 min后水溶液中TCE去除率达到96.1%。TCE降解过程符合准一级反应动力学模型。过量CP不利于TCE的降解,但过量Fe(Ⅲ)对TCE降解没有抑制作用。Fe(Ⅲ)催化CP体系中HO·和O2·-均有产生,HO·对TCE的降解起主要作用,TCE的降解是完全矿化的过程。水质条件中几种阴离子对TCE降解的抑制程度为:HCO3->Cl-≈SO42->NO3-,腐殖酸的存在促进了 TCE的降解。(4)Fe(Ⅲ)催化CP体系中加入柠檬酸(CA)显著提高了 TCE降解过程的准一级反应动力学常数。CA的加入降低了溶液pH,并与Fe(Ⅲ)螯合配位,抑制了 Fe(Ⅲ)的水解沉淀,促进了 HO·的产生和TCE的降解。但CA过量时会清扫HO·,抑制TCE降解,CP/Fe(Ⅲ)/CA/TCE的最佳摩尔比为4/8/2/1。溶液pH的升高破坏了 Fe(Ⅲ)-CA的螯合配位,不利于TCE的降解,Cl-和HCO3-对TCE降解有明显的抑制作用。在实际地下水中,CA的加入提高了 Fe(Ⅲ)催化CP体系处理TCE的效果。(5)Fe(Ⅲ)催化CP体系中加入抗坏血酸(AA)显著强化了 HO·的产生和TCE的降解。TCE 初始浓度为 0.15 mM,CP/Fe(Ⅲ)/AA/TCE 摩尔比为 4/4/2/1 时,90min 后 TCE去除率达到97.7%。反应初期AA能有效地还原Fe(Ⅲ)为Fe(Ⅱ),同时AA氧化产物与铁离子配位络合,维持了反应体系中足够的催化剂浓度。AA浓度过高时,其清扫HO·的抑制作用将超过还原Fe(Ⅲ)的促进作用,不利于TCE降解。TCE降解过程中产生了二氯乙酸、甲酸和草酸等中间产物,但最终实现了完全矿化,没有残留含氯中间产物。应用于实际地下水中时,提高药剂投加量并适当调整药剂投加比可有效改善AA强化体系处理TCE的效果。