地下水砷（As）污染已经成为一个全球性的环境问题，严重威胁着生态环境和人类的健康。地下水中As 主要以无机的As(III)和As(V)两种形态赋存。纳米零价铁（nZVI）对地下水中重金属具有较好的去除效果，也是高效去除地下水中As 的潜在材料之一。本论文分别研究了nZVI 去除As(III)和As(V)的效果，重点考察反应时间、As 初始浓度、nZVI 投加量等因素对nZVI 去除水中As(III)和As(V)的影响，并利用动力学模型（准一级、准二级）、吸附等温线模型和Werber-Morris 粒子内扩散模型对nZVI 吸附AsIII)/As(V)的过程进行拟合分析。针对地下水随水位变化而出现的厌氧、好氧波动现象以及异位泵出处理时地下水中氧含量变化的问题，对不同氧含量（厌氧、低氧、中氧和高氧）条件下nZVI 去除As(III)/As(V)的过程进行了对比分析，并对固体产物进行SEM、XRD 和XPS 表征，探讨了氧气促进nZVI 除As(III)/As(V)效果的作用机制。结果表明：
     （1）在nZVI 去除As(III)的过程中，As(III)的去除率随反应时间增加逐渐升高并趋于稳定，但随着As(III)初始浓度增加去除率逐渐降低。As(III)在nZVI 上的吸附符合准二级动力学模型（R2>0.990），其吸附速率常数k2 最大为0.304g·mg-1·min-1。Werber-Morris 粒子内扩散模型表明nZVI 吸附As(III)的过程可分为外扩散、内扩散、吸附平衡3 个阶段，且由外扩散和颗粒内扩散共同控制，其中外扩散速率常数可达36.041 mg·g-1·min-0.5。Langmiur 等温吸附模型能够很好地描述As(III)在nZVI 上的吸附，饱和吸附量为148.81 mg·g-1。As(III)的去除率随nZVI投加量的增大而升高，当投加量大于0.4 g·L-1 时去除率可达100%（As(III)初始浓度为50 mg·L-1）。氧气可明显促进nZVI 对As(III)的去除效果，不同氧含量对nZVI 除As 效果有不同程度的促进作用，随着氧含量的增加在整体上As(III)的去除率呈现先升高后降低再升高的趋势。O2/nZVI 摩尔比等于0.5 时As(III)的去除效果最好，总As 去除率为96.41%，比厌氧条件下提高了35.04%。
     （2）在nZVI 去除As(V)的过程中，各影响因素对As(V)的去除率的影响趋势及模型拟合结果与As(III)体系大致相同，但吸附速率常数、扩散速率常数（kid）和Langmiur 等温吸附模型所计算饱和吸附量（68.97 mg·g-1）均小于As(III)体系，说明nZVI 对As(V)的吸附速率慢于As(III)，且As(V)在nZVI 表面更难扩散。与As(III)相比，nZVI 投加量为1.0 g·L-1 时仍未能完全去除（As(V)初始浓度为50mg·L-1），说明As(V)需要更多的nZVI 才能达到有效去除的目的。O2/nZVI 摩尔比等于0.5 时As(V)的去除率最高，为51.75%，比厌氧条件下提高了27.14%。在相同的实验条件下，nZVI 对As(III)的去除率均大于As(V)，可实现As(III)的直接高效去除。因此，将nZVI 应用于以As(III)为主要污染物的地下水修复中更具优势。
     （3）在nZVI 去除As(III)/As(V)的机制研究中，固相表征结果表明nZVI 去除As 的作用机制包括吸附、氧化、还原等，且以吸附作用为主。氧气含量条件显著影响着nZVI 的氧化程度及nZVI 除As 效果。低氧条件下，nZVI 少量氧化生成无定型铁矿物促进了As 的吸附；中氧条件下，nZVI 被大量氧化为溶解态铁，As 的去除率降低；高氧条件下，溶解态铁被进一步氧化为铁矿物，提高了As 的去除率。
     本论文研究结果表明，nZVI 对As(III)和As(V)均具有较好的去除效果，且对As(III)去除效果明显优于As(V)。适量氧气存在可明显促进nZVI 对As(III)和As(V)的去除效果，且nZVI 大量氧化后仍能保持较高的As(III)和As(V)去除效率。研究结果可为开发nZVI 除As(III)/As(V)技术提供数据支持，同时也为人为强化nZVI 除As 效果提供理论依据。