纳米技术在水处理中的应用

—!—中国环保产业#$%&’(’纳米技术在水处理中的应用梁奇峰，曾育才!嘉应学院化学系，广东梅州#$%#&摘要：介绍纳米技术和纳米材料在水处理中的应用研究现状与前景。关键词：纳米技术；水处理；应用中图分类号：)*!文献标识码：+文章编号：,-./!**0’(1’.!.’2345678945:5;<34=&6>?@@:A836A54A4B367CDC736E746F&?2GHAIJ74;KL$2GMNI83A纳米科技是以,O,4E分子大小的物质或结构为研究对象的学科，是指通过一定的微细加工方式，直接操纵原子、分子或原子团、分子团，使其重新排列结合，形成新的具有纳米尺度的物质或结构，并研究其特性，由此制造具有新功能的器件、机器以及其他各个方面的应用科学与技术。纳米材料则是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围0,O,4E1或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料在机械性能、磁、光、电、热等方面与普通材料有很大的不同，具有辐射、吸收、催化、吸附等新的特性。纳米材料的这些特性对水体中的某些污染物有着独特的作用，使得纳米科技在现代的水处理中有着美好的应用前景，将使传统的水处理技术发生突破性进展。一、传统的污水处理技术污水中通常含有有毒有害的物质、悬浮物、泥沙、铁锈、异味污染物、细菌病毒等，污水治理即是将上述物质从水中去除。传统的水处理方法主要有物理法、化学法和生物法等。,P物理法物理法是利用简单的物理作用使污、废水中的悬浮状态污染物与水分离而除去，有沉淀法、过滤法、离心法、气浮法、蒸气冷凝法等。’P化学法化学法是利用化学反应来分离或转化废水中污染物质，有中和法、吸附法、混凝法、化学沉淀法、化学氧化法、离子交换法等。!P生物法生物法是利用微生物分解稳定废水中溶解性有机污染物的方法，有好氧生物处理和厌氧生物处理等。上述传统的污水处理方法一般效率较低、成本高、有的存在二次污染等问题，使得污水治理一直得不到很好的解决。纳米技术的出现及其在水处理中的研究发展，可望使污水处理技术在不久的将来会有较大的突破。二、纳米水处理技术,P纳米DAQ’光催化氧化技术迄今为止已发现有数百种有机污染物可通过纳米DAQ’的光催化氧化降解为无害的#Q’和R’Q。其作用原理是，在紫外光照射下，纳米DAQ’表面会产生氧化能力极强的羟基自由基0QR1，使水中的有机污染物彻底氧化降解为#Q’和R’Q。该技术具有降解速度快、氧化条件温和、无选择性、无二次污染、应用范围广等特点，具体应用研究主要有如下几个方面。0,1有机磷农药废水处理目前有机磷农药占我国农药产量的ST以上，其生产过程有大量的有毒废水产生，传统的生化法处理后废水中有机磷的含量仍高达!E;UF，目前尚无理想的解决办法。国内张新容等人采用纳米DAQ’UVAQ’负载型复合光催化剂，能使有机磷农药在其表面迅速富集，光照SEA4，试验的敌百虫可完全降解。颜秀茹等人在利用纳米DAQ’UVAQ’降解敌敌畏的研究方面亦已取得一定的成果。0’1氯代有机废水处理日本东京大学野口真用纳米DAQ’光催化剂与臭氧联合处理废水中的!.氯酚，可将所含!.氯酚完全去除；用内表涂覆纳米DAQ’光催化剂的陶瓷圆管处理三氯乙烯水溶液，三氯乙烯亦很快完全分解。英国伦敦和安大略核子技术环境公司利用人工采光和纳米DAQ’开发了一种新的常温光催化技术，将工业废液和污染的地下水中的多氯联苯类化合物完全分解为#Q’、R’Q和R#:。0!1含油废水处理含油废水中含有脂肪烃、多环芳烃、有机酸类和酚类科技纵横’()*+,)-)(.+/,*(0+1213)(.2/*4*2156*+,中国环保产业!#$%&&’%—()—等，自身很难降解。采用纳米*+,%的光催化氧化技术，可以迅速地降解这些有机物。中国科学院利用太阳光和纳米*+,%粉末对苯酚水溶液和对十二烷基苯磺酸钠水溶液进行试验，结果表明，在多云和阴天条件下，日光照射)%-后，浓度为&./001234的苯酚已完全降解，浓度为)001234的对十二烷基苯磺酸钠亦基本完成降解，净度高且无二次污染。赵文宽等人制备了一种载有*+,%粉体的漂浮型光催化剂，在紫外光的照射下，能有效降解水面石油污染物和抑制原油在自然氧化过程中形成的有害共聚物。5’6毛纺染整废水处理把表面涂覆有纳米*+,%膜的玻璃填料填充于玻璃反应器中，废水在反应器内循环进行光催化氧化处理，废水中的有机物能迅速分解成7%,和!,%，且催化剂能连续使用，无需分离回收，具有高效、节能、无二次污染等特点，便于工业应用。5/6纳米*+,%的光催化抗菌作用一般常用的杀菌剂89、!:等能使细胞失去活性，但细菌被杀死后产生的内毒素不能消除。内毒素是致命物质，可引起伤寒、霍乱等疾病。纳米*+,%经光催化后能与细菌细胞或细胞内的组成成分进行生化反应，导致细胞死亡并将细菌死后产生的内毒素