1、文库下载 免费文档下载http:/ 450011)摘要:从纳米光催化氧化技术、纳米膜过滤技术和纳米吸附材料等三方面分别介绍了纳米技术在水处理方面的研究和应用情况。关键词:纳米材料;纳米光催化氧化;纳滤;纳米吸附;水处理Abstrac:tThepresentresearchdevelopmentandtheapplicationofnanomaterialinwastewatertreatmenttech-nologiesareintroducedfromthreeaspectsincludingnanophotocatolysts,nanofiltrationmembraneseparatio
2、nandnanoadsorbentmaterials.Keywords:nanomateria;lnanophotocatolysts;nanofiltration;nanoadsorben;twatertreatment 中图分类号:X703.1 文献标识码:B 文章编号:1009-4032(2008)03-042-03文库下载 免费文档下载http:/ 引言纳米材料指的是构成材料的结构单元尺度是纳米尺度(米的十亿分之一)。由于纳米颗粒具有极小的尺寸(粒径 1100nm),其物质的性能发生突变,产生了常规颗粒所不具备的效应1终形成具有高活性和强氧化性的 OH#自由基和超氧离子,以氧化各种有机
3、化合物2。纳米光催化氧化技术的特点主要是:(1)降解速度快。一般只需要几十分钟到几个小时即可取得良好的废水处理效果。(2)降解无选择性。几乎能降解任何有机物。(3)氧化反应条件温和,投资少,能耗低。用紫外光照射或在阳光下即可发生光催化氧化反应。(4)无二次污 http:/ 染。有机物可以彻底被氧化降解为 CO2 和水。(5)应用范围广。几乎适合处理所有类型的污水3:?小尺寸文库下载 免费文档下载http:/ 纳米光催化材料在水处理中的应用 1.2.1 化工废水的处理大量研究结果表明:纳米可光催化氧化水中的80 余种有机污染物及氯代有机物,除硝基苯和四氯化碳降解缓慢外,其他物质都能迅速降解。英国
4、伦敦安大略核子技术环境公司开发的利用人工采光和纳米 TiO2 的常温催化技术,能将工业废水中的多氯联苯类物质分解为 CO2 和水。中科院利用太阳光和纳米 TiO2 粉末对十二烷基苯磺酸钠水溶液进行处理,结果表明,在多云条件下的日光照射 12h 后,浓度为 1mol/L 的十二烷基苯磺酸钠水溶液几乎完全降解41 纳米光催化氧化技术1.1 概述纳米光催化材料大多是金属氧化物或硫化物等半导体材料,它们具有特殊的电子结构。文库下载 免费文档下载http:/ 农药废水的处理国内有研究表明,利用 TiO2 光催化活性降解有机磷农药废水,可使有机磷完全降解为 PO4,COD 去除率达 70%90%。浙江农业
5、大学等利用TiO2 光催化活性降解久效磷http:/ 农药废水的研究也取得了一定的成果。张新容等人采用的纳米 TiO2-SiO2 负载型复合光催化剂,利用其光催化活性及其高效吸附性,能使有机磷农药在其表面迅速富集,随光照时间的延长,有机磷农药的光解率逐渐升高,光照射 80min,试验用敌百虫已完全降解。1.2.3 含油废水的处理赵文宽等以煤灰中的漂珠为载体、钛酸丁酯为原料,制备了一种载有纳米 TiO2 粉体的漂浮型光催化剂,在紫外光或太阳光直接照射下,不仅能有效降解水面石油污染物,并能抑制原油在自然氧化过程中形成的有害共聚物。中科院进行的纳米降解水中苯酚和对十二烷基苯磺酸钠的试验结果表明:在多
6、云或阴天条件下,经日光照射 12h,0.5mmol/L 的苯酚完全降解,浓度为1mmol/L 的对十二烷基苯磺酸钠也基本降解完全,且无二次污染 1.2.4 制革废水的处理653-文库下载 免费文档下载http:/ TiO2 固定于玻璃纤维网上形成催化膜,用于净化饮用水时,自来水中有机物总量的去除率达到 60%以上,19 种优先污染物中,有 5 种被完全去除,其余 21 种有害有机物中有 10 种的浓度降至检测限以下。同时,经纳米 TiO2 处理后,自来水的细菌总数也明显降低,全面提高了水质,达到了直接安全饮用的要求。2 纳滤膜技术2.1 概述纳滤(NF)膜是一种由压力驱动的新型膜分离过程,介于
7、反渗透与超滤之间。纳滤膜的孔径范围在纳米级,其相对分子质量截留范围为数百。纳滤的特点是:(1)在过滤分离过程中,它能截留小分子的有机物并可同时透析出盐,即集浓缩与透析为一体。(2)操作压力低。因为无机盐能通过纳滤膜而透析,使得纳滤的渗透压远比反渗透低。2.2 纳滤膜在水处理中的应用2.2.1 饮用水的处理纳滤膜最大的应用领域之一是饮用水的软化。Film-Tech 公司开发的 NF70 膜的主要应用就是软化水,它的操作压力为 0.50.7MPa,能脱除 85%95%的硬度以及 70%的单价离子。纳滤膜法软化水在美国已很普遍,已代替常规的石灰软http:/ 化和离子交换过程。2.2.2 海水及苦咸
8、水淡化加利福尼亚大学 LawrenceLivermore 国家实验室8文库下载 免费文档下载http:/ TiO2 光催化处理用直接冻黄和表面活性剂配制的模拟制革废水,试验结果表明:在初始 COD 质量浓度为 144.67mg/L、初始 pH 值为 6、光照 6h、催化助剂 FeCl3 加入量为 3.36mg/L、纳米 TiO2 加入量 100mg/L 的工艺条件下,纳米 TiO2 能成功降解废水中的直接冻黄有机染料。采用此工艺条件处理实际制革废水,处理后出水的 COD 和色度去除率分别达到 65.0%和 91.4%,且可生化性也大大提高。1.2.5 无机废水的处理祥7最近开发了一种新型的碳纳
9、米管,可降低去除废水中的 Cr 具有较强的致癌作用。付宏6 等发现,在酸性条件下,TiO2 对 Cr 具有明显6 盐分的费用。其实验数据表明,纳米管比反渗透法更有效,在与反渗透相同的压力和给定的能量下,纳米管能够过滤的水量比反渗透大 100 倍以上。2.2.3 受污染地下水的处理随着工业和农业的发展,地下水受到污染,有机物含量增加,且这些有机物还容易与水处理过程中的氯反应生成致癌性的三卤化物(THMs)。纳滤膜能有效地去除饮水中 97%的有机卤,总有机碳含量可降低 90%以上。L.Tan 等的研究结果表明,纳滤膜和砂滤结合起来对废水进行二级处理非常有效。砂滤能减少易吸附和结垢在纳滤膜表面的有机
10、物,而纳滤膜能减少盐分、文库下载 免费文档下载http:/ pH 值为 2.5 的体系中,光6 3 照 1h 后,Cr 被还原为 Cr,还原效率高达 85%。国外有人用 TiO2 作为催化剂处理含氰废水时,CN 最终被氧化为 CO2、N2 和 NH3;用 TiO2 为催化剂处理含 Au(CN)废水,在还原出 Au 的同http:/ 时,也使 CN 氧化生成NH3 和 CO2。纳米 TiO2 还可将 S 氧化成单质 S,将 Pb 和 Mn 等氧化成高氧化态金属氧化物而沉淀出来。1.2.6 自来水的净化处理纳米 TiO2 除具有降解有机物和无机物的能力外,还具有杀菌功能。因此,纳米 TiO2 是自
11、来水净2-2 -2-4-形成 THMs 的前体物。2.2.4 工业废水的处理文库下载 免费文档下载http:/ 等采用纳滤法处理制革废水,回收铬盐;MingWu 等首次采用纳滤膜分离半导体废水中铟离子,试验表明:在非酸性条件下,纳滤膜能够有效地脱除半导体废水中的铟离子;在造纸废水处理方面,MariaJoaoRosa 等在将微滤和纳滤技术用于处理两种不同漂白废水的比较中得出:纳滤膜对 TOX 和二烯烃衍生物(EI)的去除率分别高达 90%和 100%;而李友明、陈中豪等证明以聚丙烯腈(PAN)为基膜、壳聚糖为荷电剂的正电荷纳滤膜对化机浆有机混合废水色度、COD、BOD5 的处理效果比一般 PAN
12、 膜明显提高。另外,N1Cristiane 等用纳滤膜去除纺织废水色度和 COD 的试验,也显示了纳滤膜技术在纺织工业废水中的应用前景。等。再经过由带有纳米孔径的处理膜和带有不同纳米孔径的陶瓷小球组装的处理装置后,可以 100%去除水中的细菌、病毒,得到高质量的纯净水,可以饮用12。4 结语作为 21 世纪前沿科学的纳米技术,对环境保护已产生深远影响,并有广阔的应用前景,利用纳米材料和技术解决污染问题将成为未来环境保护发展的必然趋势。可以预见,随着纳米技术研究的不断深入和实用化进程的加快,纳米水处理技术将在本世纪得到充分发展,在污水处理中取得令人振奋的成果。然而,到目前为止,该项技术还不能立即
13、满足实用化的要求,其工程化、产业化实例尚未见报道,这预示着此项技术的应用研究工作任重而道远。http:/ 参考文献:文库下载 免费文档下载http:/ 1 纳米材料及其在环境科学中的应用J.陕西环境,2002,9(4):27-29.5梁奇峰,曾育才.纳米技术及其在水处理中的应用J.广州化工,2004,32,(1):17-19.6史亚君.纳米 TiO2 光催化氧化法处理制革废水J.化工环保,2006,26(1):13-16.7王锐刚,韩怀芬,王锐兰.纳米技术在污染治理中的应用进展J.重庆环境科学,2003,25(12):180-181.8李中锡,李季.用碳纳米管降低净化水的费用J.工程质量,20
14、07,(2):57.文库下载 免费文档下载http:/ 纳米吸附材料3.1 概述纳米材料的基本构成决定了它超强(10 倍以上)的吸附能力。对于纳米粒子的吸附机理,目前普遍认为11文库下载 免费文档下载http:/ 纳米吸附材料在水处理中的应用樊彩梅等采用纳米 TiO2 颗粒对水体中腐殖酸(HA)进行吸附的试验结果表明:HA 的光催化降解效果与其在催化剂表面的吸附行为有着密切关系,提高吸附速率,HA 的去除效率随之提高。马万红等在分析 Cr(VI)离子在纳米 TiO2 表面吸附动力学特性的研究中发现,纳米 TiO2 对Cr(VI)有强烈的吸附作用,当 pH 值改变时,纳米 TiO2 吸附的 Cr(VI)可被 2mol/L 的 HCl 完全洗脱。有一种新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力。它的吸附能力和絮凝能力是普通净水剂(三氯化铝)的 1020 倍。它能将污水中悬浮物完全吸附并沉淀下来,然后采用纳米磁性物质、纤维和活性炭净化装置,有效地去除水中的铁锈、泥沙以及异味文库下载网是专业的免费文档搜索与下载网站，提供行业资料，考试资料，教学课件，学术论文，技术资料，研究报告，工作范文，资格考试，word 文档，专业文献，应用文书，行业论文等文档搜索与文档下载，是您文档写作和查找参考资料的必备网站。文库下载 http:/
