用纳米技术处理造纸工业废水的研究进展

中国造纸学报,,用油米技术处理造纸工业展水的研究进展丁明洁‘秦明利陈思顺漂河职业技术学院,河南浑河,陈新华’赵书伟李彦林,李红利中国神马集团有限责任公司,河南平顶山,,摘要纳米技术的出现及其应用在水处理中的研究,可望使造纸废水处理技术获得较大的突破以纳米光催化氧化技术、纳滤膜技术和纳米絮凝技术为重点,介绍了纳米技术应用于造纸废水处理的研究新进展。关键词纳米技术制浆造纸废水处理中图分类号文献标识码文章编号一一一造纸工业废水由于排放量大、污染物成分复杂、有害物质浓度高、难降解物质含量高等,已成为造纸工业持续发展的制约性因素’,纳米技术的出现可望给造纸工业废水治理技术带来新的突破。纳米技术以纳米级一的物质或结构为研究对象,通过一定的微细加工方法,使原子、分子或原子团、分子团等重新排列结合,形成新的纳米级物质或结构的材料即纳米材料,并应用于各种工业生产过程。纳米材料在三维空间中至少有一维处在纳米级范围一或由它们作为基本单元构成,具有奇异的辐射、吸收、催化、吸附等特性。这些特性使其在工业废水处理中有着美好的应用前景。本文以纳米光催化氧化技术、纳滤膜技术和纳米絮凝技术为重点,综述了纳米技术应用于造纸废水处理中的研究新进展。纳米光催化氧化技术在造纸废水处理中的应用基于紫外辐射和光催化氧化机理的高级氧化技术也叫深度氧化技术,是近年来研究较多的废水处理技术,其利用高效光催化剂,在反应中产生活性极强的自由基,与有机化合物作用,使污染物氧化降解,最终生成无毒无害的、厂‘。已有研究证明,光催化氧化可有效地处理卤代烃类、氯代酚类、二嗯英、氰化物、各种有机酸及金属粒子等,其技术的关键在于光氧化催化剂。目前锐钦型被认为是最有效的光氧化催化剂卜。基于纳米巨大的比表面积、表面自由能和强力吸收紫外线、吸附废水中有机物的特性,在紫外光照射下,在反应中产生氧化能力极强的经基自由基·,光催化氧化快速降解有机物,高效处理废水,并可避免二次污染。卿在年首先发现光催化氧化可使多氯联苯全部脱氯〔’。。纳米光催化氧化漂白废水可降解氯代酚等氯代芳香族化合物”,可使含高分子木素的制浆废水浊度完全消失工”用含氯漂白剂漂白纸浆可形成剧毒的氯代二苯及二嗯英等,包志成等用、、处理这类废水,发现对这类剧毒致癌有机物有快速降解作用”〕。氧化还原性较强,在较大值范围内稳定且价廉、无毒。但其吸收光谱只占太阳光谱中很小一部分,同时,其光量子效率也有待提高,研究者从多种途径对纳米进行了改性研究。改性后的纳米在保持纯纳米优点的同时,可以显著地提高其光催化活性,扩展光吸收波长的范围。目前对于的改性手段主要有表面染料光敏化、表面贵重金属沉淀、离子掺杂、复合半导体、表面还原处理等,其中离子掺杂具有方法简单,改性效果好,更有利于提高光催化反应的速率等优点,因而倍受人们的重视’一”。硫酸盐法制浆黑液中含有大量的酚类化合物,等’以一氯酚溶液为模拟废水考察了一光催化剂的光催化活性,结果表明掺杂后的光催化活性较纯显著提高,最佳掺杂质量分数为。等〔’利用溶胶一凝胶法制备了和十双金属掺杂的光催化剂,并用于处理苯酚废水的实验,结果显示,该催化剂较纯和单一金属掺杂的有更高的光催化活性,、的最佳掺杂质量分数分别为和。据此推测,两种或两种以上离子的共掺杂可望为光催化剂的工业化应用开拓更广阔的前景。硫酸盐法制浆过程中的副产物甲硫醚,在空气中氧化产生剧毒的二甲亚矾。收稿日期一一修改稿作者简介丁明洁,女在读博士研究生主要研究方向天然有机物分离,纳米技术应用一《洲刀第卷第期用纳米技术处理造纸工业废水的研究进展等’制备了掺杂,、、、的光催化剂。以二甲亚矾为模型污染物进行实验,发现其性能比纯均有不同程度的改善,且吸收波长明显红移至左右,提高了对可见光的利用率,、、的最佳掺杂质量分数分别为、、。在光催化氧化装置上,配以阳极和阴极,并加上正向偏压,以阻止光激发产生的电子与空穴的简单复合,提高催化活性,称为光电催化氧化。光电催化氧化可降低电子和空穴的复合率,使光量子效率极大提高,同时催化剂的活性也得到了改善”。迄今已发现有数百种有机污染物可通过光催化进行处理。纳米光催化氧化降解速度快,降解无选择性,氧化反应条件温和,无二次污染,几乎所有的废水都可以采用。高效率的光催化剂、纳米粒子负载和金属掺杂、光电结合的催化方法以及太阳能技术的研究开发,使纳米光催化氧化技术应用于水处理领域有着良好的前景。但目前该技术大都处在实验阶段,开发其工业化水处理工艺,人们正拭目以待。纳滤膜技术膜分离技术’从世纪年代用于海水淡化以来,在近年的时间里迅速发展,至今各种膜技术如微滤、超滤、反渗透、纳滤、电渗析、渗透蒸发等已被广泛地应用于化工、造纸、石油、食品、医药、核能等的工业废水处理。纳滤膜技术是介于反渗透和超滤之间的膜分离技术,是根据相应膜分离的残留分子和膜孔径的尺寸约为至几