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纳米技术在污水处理中的应用

摘要:纳米技术是一种把人们探索自然、创造知识的能力延伸

到介于宏观和微观物质中间领域的新技术,很可能成为21世纪的主

导技术之一。纳米技术应用于环境污染治理中具有处理效率高、投资

省、运行成本低、不产生二次污染等优点,已成功地运用于固体废物,

废水和废气的治理,并引起全世界广泛关注。本文概述了纳米技术及

材料在废水、城市垃圾及噪声控制中的应用现状。

关键字：纳米技术环境保护

引言：纳米技术是以扫描探针显微镜等技术为手段,在纳米尺度

(0.1nm～100nm)范围内,研究电子、原子和分子内在规律和特征,并

按人类的需要,在纳米尺度上直接操纵物质表面的分子、原子、乃至

电子来制造特定产品或创造纳米级加工工艺的一门新兴科学技术。纳

米技术兴起于20世纪80年代,它所研究的对象是既非宏观又非微观的

中间领域,也有人称之为介观研究领域。纳米量级的材料因其特殊的

结构,使其产生出小尺度效应、量子效应和表面效应,从而在机械性

能、磁、光、电、热等方面与传统材料有很大不同,具有辐射、吸收、

催化、吸附等特性。因此,在21世纪纳米技术将对信息、生物技术、

能源、环境、先进制造和国防的发展产生深远的影响。近年来,纳米

技术所取得成就及其对各个领域的影响和渗透一直非常引人注目,特

别是其在环境治理方面的应用,已经呈现出欣欣向荣的景象。

一、纳米技术在污水处理方面的应用

传统的水处理方法效率低，成本高，存在二次污染等问题，污水

治理一直得不到好的解决。纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这

一难题。

1、纳米材料吸附能力的利用。纳米材料的基本构成决定了它超

强(10倍以上)的吸附能力。污水中通常含有有毒有害物质、悬浮物、

泥沙、铁锈、异味污染物、细菌、病毒等。传统的水处理方法效率低、

成本高、存在二次污染等问题,污水治理一直得不到很好的解决。纳

米技术的发展和应用很可能彻底解决这一问题。

污水中的贵金属是对人体极其有害的物质。它从污水中流失,也

是资源的浪费。新的一种纳米技术可以将污水中贵金属如金、钌、钯、

铂等完全提炼出来,变废为宝。有一种新型的纳米级净水剂,其吸附

能力和絮凝能力是普通净水剂三氯化钴的10～20倍。它能将污水中悬

浮物吸附并沉淀下来,然后采用纳米磁性物质、纤维和活性炭等净化

装置,有效地驱除水中的铁锈、泥沙以及污染物。经前述两道工序后,

水体清澈,没有异味。再经过具有纳米孔径的特殊水处理膜和带有不

同纳米孔径的陶瓷水球组装的处理装置后,可以将水中的细菌、病毒

100%去除,得到高质量的纯净水,完全可以饮用。该技术在医学领域

血透中已开始应用。

2、纳米材料催化能力的利用。光催化降解是一项新兴的颇有发

展前途的废水处理技术,它是指污染物在光照下,通过催化剂实现分

解。常用的光催化剂有TiO、ZnO、CdS、SnO、FeO等。纳米颗

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粒由于具有常规颗粒所不具备的纳米效应,而具有更高的催化活性。

至今已知纳米TiO能处理80余种有毒化合物,可以将水中的烃

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类、卤代烃、酸、表面活性剂、燃料、含氮有机物、有机磷杀虫剂、

木材防腐剂和燃料油等很快地完全氧化为CO、HO等无害物质。

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谭欣等采用非整比纳米TiO膜光催化降解水中低浓度卤代烃,在

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臭氧氧化条件下采用纳米TiO膜光催化降解水中低浓度卤代烃,降解

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率可达到99.9%,完全满足对饮用水深度净化处理的要求。KuYong

等在不同的pH值、光强、TiO类型条件下,采用紫外TiO氧化方法分

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解水溶液中的2-氯酚。

LiXZ等研究了用敏化TiO光氧化方法处理染料废水的颜色去