下载文档原格式
PRB技术修复受硝酸盐污染地下水随着社会经济的进展、农业化肥的过度使用、生活污水和工厂污水的违规排放，我国不少地区地下水中存在着硝酸盐污染。
国内外讨论表明，饮用受到硝酸盐污染的地下水会严峻危害人类的健康，导致听视觉反应迟钝、高铁血红蛋白症甚至诱发癌症。
常见的地下水硝酸盐污染修复技术主要有电渗析法、离子交换法、活泼金属还原法、可渗透反应墙(permeablereactivewall，PRB)法。
其中，PRB技术由于技术相对成熟且具有建设运行成本低、处理力量长期有效、环境扰动小的优点而被广泛运用在工程实践中。
它的原理是通过在受污染区域安装可渗透被动反应墙体，当受污染的地下水流经反应墙体时，与墙内充填介质发生物理、化学、生物反应，达到去除污染物质的目的。
生物脱氮是PRB法中去除硝酸盐的重要途径。
在缺氧条件下，反硝化细菌能够以硝酸盐中的化学结合氧作为最终电子受体，将硝酸盐还原为无害的氮气。
地下水中有机碳含量不足以满意PRB技术生物脱氮中反硝化作用对电子供体的要求，因此，需要在可渗透墙体中加入足量碳源材料作为强化反硝化作用的充填介质，这可以加快硝酸盐污染水体的修复速率，提高污染物质的去除率。
由于干净的地下水中溶解氧浓度一般较高，不利于反硝化所需的缺氧环境，可通过部分碳源在异养菌的作用下被消耗的同时使水中溶解氧得到消耗，从而为反硝化营造缺氧的环境。
本文主要争论PRB修复受硝酸盐污染地下水的碳源材料，其中以可生物降解塑料为骨架的新型缓释碳源材料将会是将来特别重要的讨论和应用方向，以期为PRB修复受硝酸盐污染地下水的碳源选择供应指导，且为受硝酸盐污染地下水的修复供应科学依据。
一、PRB技术的工艺简介PRB是指通过在受污染区域下游与地下水流淌垂直方向上构筑一个填充有反应材料的渗透性墙体，墙体组成一般包括滤层、筛网和反应材料。
墙体的渗透系数通常要求大于等于污染区域含水层渗透系数的2倍，但在实际状况中，为了达到最佳的去除效果，往往会达到污染区域含水层渗透系数的数十倍以上。
可渗透反应墙(PRB)技术综述可渗透反应墙（PRB）技术是一种用于处理地下水和土壤中污染物的 passi ve 污染治理技术，它通过在地下水流路径上建造可渗透的墙体来截留和处理地下水中的污染物。
PRB 技术已经被广泛应用于处理地下水和土壤中的有机污染物和重金属，是一种成本低、效果好的地下水治理方法。
本文将对PRB技术的原理、应用领域、工程案例、技术发展趋势等方面进行综述，旨在为读者提供全面的了解和参考。
一、PRB技术的原理PRB技术的原理基于地下水流动路径的截留和污染物的去除。
通常情况下，PRB由可渗透的材料构成，例如砂土、砾石、活性炭等，这些材料允许地下水自由流动并与其中的污染物发生反应。
当地下水经过PRB时，其中的有机污染物和重金属等污染物会受到吸附、化学反应、生物降解等作用，从而得到去除或降解。
通过对污染物的吸附和去除，PRB技术能够有效地净化地下水，达到治理地下水污染的目的。
PRB技术主要应用于以下领域：1. 地下水污染治理：PRB技术可以被用来处理地下水中的各种有机污染物和重金属。
地下水中的苯、甲苯、二氯乙烷、三氯乙烯、铬、镍、铅等污染物都可以通过PRB技术进行有效地截留和处理。
2. 土壤修复：PRB技术也可以被用来修复受到污染的土壤。
通过在地下水和土壤的界面上构建PRB，可以有效地减少地下水对土壤污染的影响，从而达到净化土壤的目的。
3. 工业污水治理：PRB技术可以被用来处理工业污水中的有机废水和重金属废水，使废水中的污染物得到去除和降解，达到净化废水的目的。
4. 地下水防护：PRB技术还可以被用来构建地下水防护墙，阻止地下水中的污染物向周围地区扩散，起到防护和治理地下水污染的作用。
PRB技术已经在全球范围内得到广泛的应用，以下是一些典型的PRB工程案例：1. 美国底特律地区PRB工程：在底特律地区，PRB技术被成功地用来处理地下水中的三氯乙烯和铬。
通过构建PRB墙，底特律地区的地下水得到了有效地净化，为当地环境保护做出了重要贡献。
D12-地下水修复可渗透反应墙技术12.1技术名称技术名称：地下水修复可渗透反应墙，英文名称：PermeableReactiveBarrier(PRB)12.2技术适用性1)适用的介质：污染地下水2)可处理的污染物类型：碳氢化合物（如BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、石油烃)、氯代脂肪烃、氯代芳香烃、金属、非金属、硝酸盐、硫酸盐、放射性物质等。
3)应用限制条件：不适用于承压含水层，不宜用于含水层深度超过10m的非承压含水层，对反应墙中沉淀和反应介质的更换、维护、监测要求较高。
12.3技术介绍原理：在地下安装透水的活性材料墙体拦截污染物羽状体，当污染羽状体通过反应墙时，污染物在可渗透反应墙内发生沉淀、吸附、氧化还原、生物降解等作用得以去除或转化，从而实现地下水净化的目的。
最常见的应用形式与原理如表12-1所示：系统构成和主要设备：目前投入应用的PRB可分为单处理系统PRB和多单元处理系统PRB。
单处理系统PRB的基本结构类型包括连续墙式PRB和漏斗-导门式PRB，还有一些改进构型，如墙帘式PRB、注入式PRB、虹吸式PRB以及隔水墙-原位反应器等，适用于污染物比较单一、污染浓度较低、羽状体规模较小的场地；多单元处理系统则适用于污染物种类较多、情况复杂的场地。
多单元处理系统又可分为串联和并联两种结构。
串联处理系统多用于污染组分比较复杂的场地，对于不同的污染组分，串联系统中的每个处理单元可以装填不同的活性填料，以实现将多种污染物同时去除的目的。
实际场地中应用的串联结构有沟箱式PRB、多个连续沟壕平行式PRB等。
并联多用于系统污染羽较宽、污染组分相对单一的情况。
常用的并联结构有漏斗-多通道构型、多漏斗-多导门构型或多漏斗-通道构型。
PRB的结构是地下水污染去处效果优劣的影响因素之一，其结构设计需要考虑两个关键问题：一是PRB能嵌进隔水层或弱透水层中，以防止地下水通过工程墙底部运移，确保能完全捕获地下水的污染带；二是能确保地下水在反应材料中有足够的水力停留时间。
可渗透反应墙(PRB)技术综述可渗透反应墙（Permeable Reactive Barrier，PRB）技术是一种新兴的土壤和地下水治理技术，可以有效地去除土壤和地下水中的有害污染物质。
它以墙体为界面，在地下水污染源处建立有选择性的反应或传输通道，使得地下水中的有害污染物质能够在墙体内与阻止物体产生吸附、沉淀、还原或氧化等化学反应过程，从而实现去除。
PRB墙体材料通常是具有一定反应性质的填料材料，常用的填料包括铁-钛矿、零价铁、石英砂、钙基材料、椰壳活性炭等。
填料表面可发生吸附、还原、氧化、水解等过程，相关的反应可以有效地去除废物资源库中的污染物。
与其他土壤和地下水治理技术相比，PRB技术具有如下优点：1.针对场地特殊情况，可以为其他治理技术提供有效的补充。
2.安装方便，可以在不打扰当地环境的情况下实施。
3.构建成本相对较低，维护成本也低。
4.对稳定污染物具有高效率和高选择性。
PRB技术的实施可以分为设计、建设和装备调试三个阶段。
其中，PRB技术设计的关键是考虑墙体材料的选择和填充，以及墙体的布局和配置等。
一般来说，PRB技术的设计要考虑到以下几个方面：1.研究污染物的特点和分布；2.确定墙体的厚度和长度；3.选择填充材料，考虑其反应性、稳定性和可重复性；4.确定墙体的渗透性；5.考虑墙体自然缺陷和泄漏风险，提出处理措施。
建设阶段，主要是墙体的构建和填充工作。
PRB技术的施工应遵循安全、环保、承受力及渗透性标准。
在整个建设过程中，应加强对填充材料的选择、挑选和检验，对较大的填料应进行液压封装。
在墙体的填充过程中，应控制填充速度，避免填充空隙和易流动的介质材料等现象，保证墙体的稳定性和渗透性。
装备调试阶段主要是对墙体的渗漏、稳定性、渗透性和选择性进行测试，通过对反应堆的参数设置，如流速、孔隙度、反应物的浓度等因素的调整，不断优化反应堆的性能。
总之，PRB技术是一种有效的土壤和地下水治理技术，具有建设便捷、维护成本低等特点。
可渗透反应墙(PRB)技术综述
可渗透反应墙(PRb)技术是一种新兴的土壤和地下水污染治理技术，其基本原理是利用可渗透的屏障材料构建一道墙壁，以截留污染物进入地下水中。
与传统的已污染土壤挖掘、处理和填埋相比，PRb技术具有成本低、施工方便、对环境影响小等优点，因此在近年来得到广泛的应用和发展。
PRb技术主要有两种类型：垂直PRb和水平PRb。
垂直PRb是垂直设置的屏障，用于截留地下水流中的污染物，它由激活剂和填充物组成。
水平PRb是水平安装的屏障，用于截留地下水流的污染物，主要应用于已经存在的地下水污染的治理。
PRb技术的应用根据材料的不同分为生物PRb和化学PRb。
生物PRb利用自然微生物降解有机物质，可以减少重金属和有机化合物等污染物的含量。
化学PRb是使用化学剂来加速污染物的降解，常见的化学剂包括铁、钠、高岭土、激活炭等。
化学PRb根据填充物的不同可以分为氧化还原(PRb)、酸碱(PRb)和吸附(PRb)等类型。
虽然PRb技术已经得到了广泛的应用和发展，但是它仍然存在一些不足和挑战。
如何选择合适的材料和填充物、如何控制PRb的渗透性、如何监测PRb的效果等问题，都需要进一步的研究和实践。
总之，PRb技术是一项十分有前途的治理地下水污染的技术，它将会在未来的环保领域发挥重要作用。
可渗透反应墙(PRB)技术综述1. 引言1.1 PRB技术概述可渗透反应墙（Permeable Reactive Barrier, PRB）技术是一种被广泛应用于地下水和土壤污染治理的技术。
PRB技术通过在地下埋设可渗透的隔离墙，使地下水在墙体中通过时发生化学反应，达到污染物去除的效果。
PRB技术的主要原理是通过墙体中填充的特定材料，例如铁、活性炭等，来吸附、还原、氧化或中和地下水中的有害物质，从而达到净化地下水的目的。
PRB技术具有快速、高效、可控的优点，被广泛应用于处理多种地下水和土壤污染，如重金属、有机物、氯化物等。
相比于传统的治理方法，PRB技术不仅能够减少治理周期和成本，还能够在地下水流动的同时进行污染物去除，降低了二次污染的风险。
由于PRB技术的独特优势和高效性能，越来越多的环境工程领域开始采用这种技术进行地下水和土壤修复。
随着技术的不断创新和完善，PRB技术有望在未来在环境修复领域发挥更加重要和广泛的作用。
1.2 PRB技术应用范围1. 地下水污染治理：PRB技术可以有效阻挡地下水中的有害物质迁移，避免地下水进一步受到污染。
2. 土壤修复：PRB技术可以在土壤中形成一道阻隔带，阻止有害物质向健康土壤迁移，从而实现土壤修复的效果。
3. 河流湖泊水体治理：PRB技术可以被应用于河流、湖泊等水体的治理中，阻止有害物质向水体迁移，维护水体生态环境。
5. 矿山环境修复：PRB技术可以被用于矿山环境的修复工作，有效隔离矿山废弃物中的有害物质，减少对周围环境的影响。
2. 正文2.1 PRB技术原理可渗透反应墙（PRB）技术原理主要是基于地下水流动及化学反应原理。
PRB通过安排一系列带有特定吸附性和反应性材料的墙来拦截和处理地下水中的有害物质。
当地下水流经PRB时，有害物质被吸附、降解或转化为无害物质，从而净化地下水。
PRB技术的主要原理包括吸附、生物降解、还原/氧化、沉淀和阴离子交换等机制。
吸附是指有害物质通过空气或水被固定在固体表面上的过程，例如活性炭可以吸附有机物质。
可渗透反应墙(PRB)技术综述可渗透反应墙（Permeable Reactive Barrier，PRB）技术是一种专门针对地下水中污染物进行治理的技术。
该技术通过建立一系列针对特定污染物的化学反应阻隔屏障，使经过这些屏障的地下水在达到出水口前得到被净化。
PRB技术凭借着其低成本、高效率的优势逐渐成为污染地下水治理的热门技术之一。
PRB技术主要使用的材料是活性材料。
活性材料具有高比表面积，大孔结构和良好的化学活性，因此可以有效地吸附污染物、催化氧化物以及还原污染物。
常用的活性材料有铁、钢铁矿物、氢氧化铁、晶态硅和生物示范剂等。
该技术建立的阻隔屏障材料通常是矩形形状，并懂占据地下水垂直流动区域的全部或部分区域。
PRB屏障设计时，需要考虑到屏障厚度、性质、长度和间距等参数。
良好的设计可以确保达到最佳的抵抗过滤水流和最大限度地减少污染物通过。
PRB技术可以分为永久性PRB和临时性PRB两种类型。
永久性PRB是指建立在受污染区域中, 前期施用大量活性材料以建立其足够的有效性, 并随着时间的推移, 污染物中浓度的降低最终达到其饱和装置, 周期性或不上抽吸性的PRB作为永久PRB的替代物, 具有较长的治理期限。
临时性PRB是指通过建立 PRB 来妨碍污染物移动，并利用其他技术持续的清除受污染区域中的污染物，它的目的是在治理初始装置的同时控制污染物的扩散，并最终达到永久性治理的目的。
PRB技术的主要问题是使用寿命的问题，因为活性材料的使用期限较短，需要定期更换。
此外，由于PRB屏障是建在地下水中的，因此难以检测其效果。
此外，如果没有妥善维护，PRB屏障可能会失效。
PRB技术一般应用于含挥发性有机物和有毒金属离子等不稳定污染物治理，适用于不断流和间歇流系统。
需要针对特定地下水治理场地进行优化设计和调整。
总之，PRB技术是一种低成本、高效率、绿色环保的污染地下水治理技术，在实际应用中具有广泛的应用前景。
可渗透反应墙(PRB)技术综述可渗透反应墙（Permeable Reactive Barrier，PRB）是一种用于地下水污染物防治的技术。
它通过土工材料和化学物质构建的地下壁，能够拦截并处理地下水中的污染物，达到净化地下水的目的。
本文将综述PRB技术的原理、主要组成、适用范围以及优缺点等方面的内容。
PRB技术的原理主要是利用土工材料和特定的化学物质对地下水中的污染物进行拦截和处理。
PRB一般由固体、液体和气体组成。
固体主要是选择性渗透材料，如铁屑、活性炭等，能够吸附和催化降解地下水中的污染物；液体主要是注入或喷洒的化学物质，如还原剂、氧化剂等，能够促进污染物的降解；气体主要是用于控制地下水流动和温度变化等因素的影响，如氩气、氮气等。
这些组成部分相互配合，形成一道可渗透的壁，使地下水在穿过PRB时受到污染物的拦截和处理。
PRB技术的适用范围包括地下水中有机物、重金属、氯化物等污染物的防治。
有机物主要是指石油类、挥发性有机物等；重金属主要是指铅、镉、铬等；氯化物主要是指氯离子（Cl-）。
这些污染物在地下水中容易迁移，且对环境和人体健康造成较大的影响。
通过PRB技术的应用，这些污染物可以被拦截和处理，从而净化地下水，保护环境和人类健康。
PRB技术相比于传统的地下水污染物防治技术具有一些优势。
PRB技术可以在地下水流动路径上设置，对整个地下水体系进行治理，具有较大的适用范围和处理能力。
PRB技术对地下水中多种污染物具有较好的拦截和处理效果，可以同时处理多种污染物，实现综合防治。
PRB技术经过长期的研究和实践，已经形成了一套成熟的设计和运营管理方法，操作简单，效果可靠。
PRB技术相对于传统的地下水污染物防治技术来说，具有较低的成本和维护费用，更加经济实用。
PRB技术也存在一些局限性，包括对于有机物降解速率较慢，操作难度较大，以及在长期使用中有材料寿命问题等。
PRB技术是一种可用于地下水污染物防治的技术，通过土工材料和化学物质构筑可渗透的壁，拦截和处理地下水中的污染物，达到净化地下水的目的。
污染地下水可渗透反应墙(PRB)技术近年来，我国工业化进程的加速导致城市地下水受到严重污染。
原环境保护部公布的《2013年中国环境状况公报》表明，全国200个城市地下水水质监测点中较差-极差水质的比例为59.6%，地下水污染问题日趋严峻。
人群长期饮用受污染的地下水会造成健康危害，工业活动采用污染地下水会降低产品质量，影响正常生产，农业生产使用污染地下水将影响土壤性质，抑制农作物生长。
因此，地下水污染的治理修复和风险管控工作迫在眉睫。
地下水污染修复技术和风险管控措施主要包括抽出处理技术、化学氧化∕还原技术、生物技术、曝气技术、可渗透反应墙(permeablereactivebarrier，PRB)技术、监测自然衰减技术、双∕多相抽提技术等。
其中，PRB技术不涉及地下水的抽提，避免了传统抽出处理(pump-and-treat)的地下水泵取和处理工程消耗大，费用昂贵以及需定期维护和监测等问题，是一种基于原位的被动系统，具有无需外源动力，不占用地面空间，造价低廉，修复填料可更换，对污染物的去除具有普适性，安装完毕后几乎不需要运行费用，对生态环境影响较小等特点。
美国国家环境保护局(USEPA)于1982年提出PRB技术，并于1998年发布了?污染物修复的PRB技术?手册。
加拿大Waterloo大学于1989年创建一套完整的PRB系统，并采用该技术成功修复了污染地下水。
此后，欧美一些国家和地区对PRB技术做了大量的试验研究和工程探索，有效地去除了污染地下水中的重金属、有机物、放射性核素和无机离子。
一、PRB技术简介1.1 PRB技术及其原理PRB技术是在地下含水层安装填充透水反应介质的连续墙体，当地下水流在天然水力梯度作用下通过该反应介质时，利用物理、化学和生物降解等方法将地下水中的污染组分转化为环境可接受的形式或直接截留在墙体内，达到处理或阻隔污染羽的一种地下水原位修复技术。
PRB技术去除污染物的原理主要分为降解、沉淀和吸附。
污染地下水可渗透反应墙(PRB)技术近年来，我国工业化进程的加速导致城市地下水受到严重污染。
原环境保护部公布的《2013年中国环境状况公报》表明，全国200个城市地下水水质监测点中较差-极差水质的比例为59.6%，地下水污染问题日趋严峻。
人群长期饮用受污染的地下水会造成健康危害，工业活动采用污染地下水会降低产品质量，影响正常生产，农业生产使用污染地下水将影响土壤性质，抑制农作物生长。
因此，地下水污染的治理修复和风险管控工作迫在眉睫。
地下水污染修复技术和风险管控措施主要包括抽出处理技术、化学氧化∕还原技术、生物技术、曝气技术、可渗透反应墙(permeablereactivebarrier，PRB)技术、监测自然衰减技术、双∕多相抽提技术等。
其中，PRB技术不涉及地下水的抽提，避免了传统抽出处理(pump-and-treat)的地下水泵取和处理工程消耗大，费用昂贵以及需定期维护和监测等问题，是一种基于原位的被动系统，具有无需外源动力，不占用地面空间，造价低廉，修复填料可更换，对污染物的去除具有普适性，安装完毕后几乎不需要运行费用，对生态环境影响较小等特点。
美国国家环境保护局(USEPA)于1982年提出PRB技术，并于1998年发布了?污染物修复的PRB技术?手册。
加拿大Waterloo大学于1989年创建一套完整的PRB系统，并采用该技术成功修复了污染地下水。
此后，欧美一些国家和地区对PRB技术做了大量的试验研究和工程探索，有效地去除了污染地下水中的重金属、有机物、放射性核素和无机离子。
一、PRB技术简介1.1 PRB技术及其原理PRB技术是在地下含水层安装填充透水反应介质的连续墙体，当地下水流在天然水力梯度作用下通过该反应介质时，利用物理、化学和生物降解等方法将地下水中的污染组分转化为环境可接受的形式或直接截留在墙体内，达到处理或阻隔污染羽的一种地下水原位修复技术。
PRB技术去除污染物的原理主要分为降解、沉淀和吸附。
降解是通过氧化还原反应将污染物分解成无害的物质，或通过微生物生长和新陈代谢将污染物分解，达到去除污染物的目的。
如利用零价铁(zerovalentiron，ZVI)氧化有机氯化物，使其发生脱卤或氢解反应实现无害化，或利用硝化细菌降解硝酸盐，使其转换为亚硝酸盐或氮气。
沉淀是通过矿物颗粒的溶解和沉淀析出作用将污染物转化成不可溶解的、化学状态不可改变的沉淀而去除。
如通过活性物质羟磷灰石的溶解提高磷酸盐浓度，利用磷酸盐与金属铅生成磷酸铅颗粒沉淀，去除金属污染物铅。
吸附是通过吸附剂的吸附或生物络合作用，生成化学状态不变的物质，去除污染物。
如通过活性炭的吸附作用去除有机污染物，通过沸石或者合成的离子交换树脂去除离子型污染物。
1.2 PRB技术结构PRB技术结构类型需要根据污染场地的特定条件来确定，通常设置于垂直地下水流动方向、污染羽的下游。
按结构类型不同，PRB结构分为连续反应带系统、漏斗-导门式反应系统、注入式反应系统和反应单元被动收集系统(图1)。
由图1可见，连续反应带式PRB主要由透水的活性反应介质带状区域组成，具有结构简单，设计安装方便，对天然地下水流场干扰较小的特点，适用于处理地下水位较浅、污染羽规模较小的场地。
漏斗-导门式PRB主要由低渗透性的隔水墙和活性反应介质组成，利用隔水墙控制和引导地下水流汇集后通过活性反应介质去除污染物，适用于处理地下水埋深较浅、污染羽规模较大的场地，能够将污染羽浓度均匀化，减少反应填料，节省建造费用，但是对天然地下水流场会产生一定的干扰。
注入式PRB是利用若干处理区域相互重叠的注射井注入活性反应介质，形成带状的反应区域，将流经反应区域地下水中的污染组分去除，其不适用于低渗透性的含水层，无法更换反应介质，对系统的维护和寿命产生一定影响。
反应单元被动收集PRB是通过收集槽将地下水流引入利用反应介质构建的反应单位，将水流汇集后通过反应介质将污染物去除，适用于污染羽较宽的场地。
1.3 PRB技术修复填料PRB技术的关键是反应墙中活性反应介质(修复填料)的选择，合理高效的修复填料需要满足以下几个基本条件:1)反应材料能够通过物理、化学或生物反应将地下水中的污染组分快速去除，不产生二次污染问题。
2)反应材料的水力传导能力符合污染场地的水文地质条件，粒度均匀，粒径适当，具有较高的渗透系数。
3)反应材料在地下水水力和矿化作用下具有稳定性和抗腐蚀性。
4)反应材料应易于大量获得，确保处理系统能够长期有效运行。
目前已投入场地工程应用、经济适用的修复填料主要包括ZVI填料、铁的氧化物和氢氧化物、有机填料(如活性炭等)、碱性络合剂〔如硫酸(亚)铁等〕、磷酸矿物(如磷石灰等)、硅酸盐、沸石、黏土、离子交换树脂、微生物、高分子聚合物等。
在PRB的试验研究和工程应用中，ZVI是最常见的反应活性填料。
零价铁PRB主要是通过ZVI较强的还原作用将有机污染物、重金属、无机阴离子降解为无毒或低毒产物，再通过PRB内的沉淀、吸附、络合、共沉淀等作用去除污染物。
ZVI 填料易大量获得且价格便宜，可以采用粉末状、颗粒状、胶状、网状等不同形式。
粉末状ZVI多为商业生产，分为微米级和纳米级等尺寸，具有较高的比表面积和反应速率，颗粒状ZVI来源于加工厂的锉屑、切屑、刨屑等废物，尽管比表面积较小，但具有成本优势，胶状和网状ZVI作为一种新型使用形式，能够提高污染物的降解速率，且减少用量。
二、PRB技术修复机理2.1 ZVI填料修复机理2.1.1 含氯有机物的脱氯含氯有机物(RCl)的脱氯原理主要是ZVI作为电子供体提供电子，RCl接受电子发生还原脱氯，产生无毒物质。
其氧化还原反应方程式如下:此外，ZVI与水共存的厌氧条件下发生如下反应:生成的Fe2+会进一步与RCl发生氧化还原反应:可见，RCl在与ZVI和水共存体系中存在三重脱氯反应，由于Fe2+还原速率比Fe0慢，且必须有催化剂存在才能使H2和RCl发生反应，所以ZVI的还原脱氯反应以Fe0直接与RCl发生氧化还原反应为主。
ZVI与RCl的还原脱氯是一个界面反应过程，其反应速率不仅与RCl浓度有关，还与ZVI活性表面、pH、温度等有关。
有研究认为，ZVI对RCl的还原脱氯过程中，刚开始ZVI 表面积视为不变，反应遵从准一级动力学，随后反应产物造成ZVI表面钝化失活，反应逐渐偏离准一级动力学，ZVI活性表面随反应时间延长而衰减。
利用ZVI降解1，2-二氯乙烷(DCE)、三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)的试验表明，铁粉的比表面积是影响反应活性的重要因素，脱氯过程中产生的气体和沉淀均会影响ZVI比表面积，初始反应速率较快，随后减慢。
同时，在ZVI对RCl的还原脱氯过程中，系统氧化还原电位(ORP)会迅速降低(从初始约-400mV降至约-500mV)，反应消耗H+并生成H2和OH-，会显著提高pH(增至大于9.0)，降低脱氯速率，当温度由25℃降至10℃时，TCE的降解速率下降约4倍。
ZVI降解RCl的半衰期为0.013~20h，是天然生物降解速率的5~15倍。
2.1.2 金属阳离子的去除ZVI对金属阳离子的去除机理主要包括吸附、还原和沉淀，能够去除铬、砷、镉、铅、铜等重金属。
ZVI仅吸附去除标准电极电位(E0)接近或低于Fe0的E0的金属离子(如Zn2+、Cd2+、Ba2+)。
在酸性条件下，ZVI主要是以表面∕内部吸附作用去除重金属。
在中性至碱性条件下，碳酸盐沉淀提供不同类型的表面吸附点位与金属离子形成共沉淀。
此外，金属离子的氢氧化物沉淀在金属的吸附过程中也可能起重要作用。
ZVI吸附和还原去除E0稍高于Fe0的E0的金属离子(如Ni2+、Pb2+)，但仅还原去除E0远高于Fe0的E0的金属离子〔如Ag+、Cu2+、Hg2+、Cr(Ⅵ)〕。
ZVI主要是通过发生氧化还原反应将高价的金属离子还原为低价态，以单质或不可溶的化合物沉淀去除。
以ZVI去除Cr(Ⅵ)的反应机理为例，其化学反应式主要为:ZVI能够有效、快速地去除地下水中的Cr(Ⅵ)，去除速率主要受Cr(Ⅵ)初始浓度、pH、温度等因素影响，5min内的去除率可达90%以上。
ZVI还原去除Cr(Ⅵ)的反应主要发生在ZVI的边缘及表面，而内部没有发生反应，ZVI粒径越小，利用效率越高，对Cr(Ⅵ)处理效果越好。
ZVI去除Cr(Ⅵ)反应中，一方面ZVI自身氧化生成Fe2O3、Fe(OH)3或FeOOH水氧化合物，另一方面ZVI将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)的同时，生成Cr2O3、Cr(OH)3、CrOOH及铬铁难溶络合物覆盖在ZVI表面，阻碍ZVI的进一步反应，甚至导致系统堵塞。
ZVI在去除重金属、放射性物质时，都是先将这些污染物还原为低价态，进一步通过直接或络合沉淀去除，并伴随吸附、共沉淀等作用。
2.1.3 含氧酸根离子的还原、吸附和沉淀ZVI对地下水中的含氧酸根离子(如NO-3、SO2-4、PO3-4)也有一定的去除效果。
其中，ZVI还原NO-3的反应方程式如下:研究表明，ZVI对NO-3去除率可达80%以上，反应过程中，NO-3被还原为NO-2、NH+4和N2，其中NO-2属于还原过渡态，NH+4为主要产物。
此外，ZVI还可以还原硝基苯等硝基芳香烃类污染物为芳香胺类化合物，反应原理与ZVI还原NO-3类似，将—NO2还原成—NH2或—NH。
2.2 矿物填料修复机理PRB技术中常见的矿物填料主要包括磷石灰、硅酸盐、沸石和黏土等，其中磷石灰和沸石应用广泛。
矿物填料的修复机理一方面是填料作为沉淀剂，通过调整矿物相的溶解和沉积状态固定污染物，达到去除污染物的目的，另一方面是填料作为吸附剂，吸附污染物。
2.2.1磷石灰磷石灰因具有较低的溶解性和较强的稳定性，能够有效处理重金属和放射性物质污染的地下水。
磷石灰去除重金属的反应机理主要包括离子吸附与交换、溶解沉淀、表面络合。
以磷石灰去除地下水中Cd2+为例，磷石灰主要通过其表面的官能团与Cd2+发生表面络合作用，以及Ca2+与Cd2+之间的共沉淀作用来吸附Cd2+，同时，磷石灰矿物中的一些结构通道也可以通过离子吸附和交换作用去除Cd2+。
2.2.2沸石沸石因内部有许多孔径均匀的孔道和很大内表面的空穴，而具备独特的吸附、筛选、阳离子交换、催化等性能，被广泛应用于实际场地修复中。
沸石主要通过阳离子交换作用吸附地下水中的铅、铜和镉等重金属，达到去除污染物的目的。
2.3 其他填料修复机理2.3.1 活性炭活性炭具有非常丰富的孔隙结构和较大的比表面积，是一种吸附能力强、性质稳定、耐酸碱和热、不溶于水或有机溶剂、易再生的环境友好型吸附剂。
活性炭填料PRB依靠活性炭分子间范德华力作用的物理吸附或与吸附分子产生化学反应的化学吸附来去除污染物，地下水pH、有机质浓度、接触时间、污染物理化性质和初始浓度等影响活性炭的吸附效果。
