地下水是饮用水、工业发展和农业生产的重要资源。然而，随着城市化和工业化的快速发展，由于各种原因（尤其是工业废水的排放），地下水污染已成为一个普遍问题[63]。值得注意的是，疏水性有机污染物（HOCs），如氯化烃和芳香族化合物，由于其潜在的致癌、致畸和致突变作用，对人类健康构成严重威胁。HOCs的高生物毒性使其难以自然降解，其低溶解度常常导致非水相液体（NAPL）的形成，对生态系统和人类健康构成持续风险[8]。
纳米零价铁（nZVI）因其高吸附能力和强还原能力，已成为一种有前景的污染物修复材料[15]，[50]。在地下水修复中，nZVI可以通过直接注入或作为渗透性反应屏障（PRB）技术的填料来应用[32]。然而，裸露的nZVI在实际应用中存在几个挑战。首先，作为一种磁性材料，nZVI颗粒由于磁力和范德华相互作用而相互吸引并聚集，这限制了它们在多孔介质中的移动性和稳定性，从而限制了有效反应区域[28]。其次，nZVI暴露在空气中容易氧化，形成氧化膜，降低其反应性[21]。同时，nZVI在水中的意外腐蚀（称为氢 evolution 反应）也会降低电子利用效率和修复能力[44]，[47]。
为了解决这些限制，人们探索了多种nZVI改性策略。这些策略大致可以分为合成方法优化[40]、表面改性（如硫化[3]和双金属掺杂[20]）以及载体负载方法[48]等。其中，使用天然丰富且环保的聚合物（如纤维素[52]，[65]、壳聚糖[5]，[53]及其衍生物壳聚糖[30]）作为载体负载，是一种经济有效的方法，可以增强nZVI的分散性和反应性。与通常用作nZVI支撑基质的无机基底（如活性炭[11]，[55]、生物炭[18]和沸石[14]）不同，天然聚合物具有丰富的官能团，如羟基、氨基和乙酰氨基，这些官能团不仅允许它们通过吸附直接去除各种污染物，还能有效螯合和固定活性金属纳米颗粒，从而提高它们的分散性和催化活性[5]，[9]。然而，这些亲水官能团的丰富性也带来了一个关键限制，即使复合材料本身具有亲水性，导致其对HOCs的亲和力较差，并促进nZVI与水之间的竞争性副反应。
为了解决天然聚合物的亲水性问题，人们探索了通过接枝聚合、烷基化或化学气相沉积等直接化学改性方法[12]。然而，虽然这些方法可以提高疏水性，但往往会掩盖或消耗对固定nZVI颗粒至关重要的官能团（例如-OH、-NH₂），从而削弱了载体的主要优势。与此同时，一些其他研究专注于直接增强nZVI颗粒的疏水性，采用的方法包括硫化、烷基化和接枝聚合[33]，[4]，[62]，[63]，[66]。虽然这些方法可以提高nZVI对HOCs的电子选择性和亲和力，但它们主要是在颗粒层面解决问题。最近的一项研究[45]展示了一种响应DNAPL的水凝胶，该水凝胶封装了nZVI，通过使用合成疏水性聚合物PNIPAM作为负载基质，实现了显著的电子选择性。然而，从nZVI和天然聚合物材料制备高度疏水性的块状多孔复合材料仍然是一个挑战。
近年来，Pickering乳液模板已成为疏水改性天然聚合物材料的一种有前景的方法。在我们之前的研究中，通过这种方法成功制备了一种具有高疏水性和良好机械韧性的多孔壳聚糖纳米纤维（ChNF）/聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合材料，该复合材料能够选择性从水中吸附NAPL相的HOCs[26]，[39]。与直接化学改性或涂层方法不同，这种乳液模板方法能够在保留天然聚合物原有官能团的同时，构建块状疏水性多孔复合材料[39]，[58]，这些官能团可以作为后续nZVI固定的可用螯合位点。然而，据我们所知，尚未报道这种疏水性复合材料上nZVI的固定及其在去除地下水中的HOCs方面的性能。
在本研究中，我们尝试使用ChNF/PDMS基质通过Pickering乳液模板制备了一种疏水性多孔nZVI复合材料。系统优化了关键合成参数，以实现高疏水性、高孔隙率和良好的机械韧性。此外，还通过批量和柱实验研究了其在NAPL和水相中去除典型HOCs（包括三氯乙烯（TCE）和硝基苯（NB）的性能和机制，并与裸露的nZVI进行了比较。这项工作为多功能nZVI复合材料的设计提供了新的策略，为有针对性的地下水修复提供了理论基础。
