零價鐵可用于污水處理中的還原劑，在治理水污染物領域展現出極大的潛力。而納米級零價鐵具備極大的比表面積，且納米金屬的表面原子有著較高的化學活性，是吸附的活性位點，因而展現出很強的吸附性能。與普通零價鐵材料相比，納米零價鐵具備還原性和吸附性雙重特質，因此在去除水環境污染物領域有著更大的優勢。

現階段，水處理方面對于納米零價鐵吸附能力的研究關鍵集中在對水中重金屬離子的去除。X。Q。Li等制備得到了核－殼結構的納米鐵顆粒，并研究其對水中Ni（Ⅱ）的去除能力，研究得出結論，納米鐵對Ni（Ⅱ）的去除效果優良，且Ni元素有50％被還原為Ni（0）從水中分離，其它50％以氫氧化物沉淀的形式吸附在納米鐵表面，仍未被還原。S。R。Kanel等用硼氫化鈉在N2的保護下還原FeCl3制成納米零價鐵（NZVI），并研究NZVI對地下水中As（Ⅲ）的吸附行為，研究得出結論，在As（Ⅲ）為1mg／L、NZVI投加量為2。5g／L的條件下，7min內As（Ⅲ）的去除率能達80％，其反應速率常數遠超一般鐵粉。但零價鐵去除As的過程與去除Cr（Ⅵ）不一樣，仍未將As還原為零價態，而僅是表層絡合發生吸附作用，這由于零價鐵表面迅速生成鐵的氫氧化物，過后溶液中的As離子與氫氧化物發生絡合反應而被吸附。

納米零價鐵對重金屬離子的去除原理包括還原作用和吸附作用。科學研究得出結論，納米鐵對不同重金屬離子的去除機理與重金屬離子的標準電極電勢有關。當重金屬離子的標準電極電勢低于鐵的電極電勢時，主要產生吸附作用；當重金屬離子的標準電極電勢略大于鐵的電極電位時，吸附和還原同時起作用；而當重金屬離子的標準電極電位遠超鐵的電極電位時，則主要發生還原作用。