納米材料在水處理中的應(yīng)用.水污染現(xiàn)狀近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速開展，大量未經(jīng)處理或處理未達(dá)標(biāo)的污水直接排放，對水環(huán)境造成劇烈的破壞，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，水質(zhì)型缺水問題日益突出。...而眾多水處理應(yīng)用的材料中，納米材料作為尖端材料的代表，以其優(yōu)越的性能，廣闊的開展空間，尤其引人注目。納米材料在微污染水源給水處理、污水處理、海水淡化和海洋環(huán)境工程治理中愈來愈顯示其獨特的優(yōu)勢，受到了大家的青睞。.納米光催化材料———納米TiO納米光催化材料———納米TiO一、納米光催化材料———納米TiO2

納米光催化材料大多是金屬氧化物或硫化物等半導(dǎo)體材料，它們具有特殊的電子結(jié)構(gòu),它們在光激發(fā)下所產(chǎn)生的電子和空穴，將反響物復(fù)原或氧化，從而使污染物得到降解，并最終完全礦化為CO2、H2O和毒性小的有機(jī)物和無機(jī)離子等，因此在能源、綠色化學(xué)方面顯示出其獨特的成效。納米光催化材料有以下的特點:降解沒有選擇性，能使有害物質(zhì)完全分解，不會產(chǎn)生二次污染，可以在常壓下操作，反響條件溫和，降低操作難度，不需要大量消耗除光以外的其他物質(zhì)，可以降低能量、原材料的消耗而到達(dá)除毒、脫色、去臭的目的。光催化劑具有廉價、無毒、穩(wěn)定以及可以重復(fù)利用等特點。.在紫外光照射下，納米TiO2外表會產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基(·OH)，使水中的有機(jī)污染物氧化降解為無害的CO2和水。目前納米TiO2主要的應(yīng)用領(lǐng)域有化工廢水、染料廢水、農(nóng)藥廢水、含油廢水、造紙廢水等有機(jī)廢水的處理。

試驗裝置如圖1所示,其有效容積416L.以兩支20W低壓汞燈為光源，催化膜組件是用溶膠-凝膠法在玻璃纖維網(wǎng)上制得TiO2固定膜,再用支架將玻璃纖維網(wǎng)固定成螺旋狀剛性組件制成.前處理單元用來攔截水中膠體物質(zhì)及Fe2+、Mn2+,防止催化膜中毒.通過高位水箱和流量計控制流量恒定..豐度——天然存在比，指的是該同位素在這種元素的所有天然同位素中所占的比例。

.自來水及出水GC〔氣相色譜〕/MS〔質(zhì)譜〕有機(jī)物總量測定結(jié)果在較低的光照強(qiáng)度(817W/L)下,經(jīng)固定膜光催化氧化反響器1h的處理,自來水中有機(jī)污染物總量的去除率在60%以上.自來水中優(yōu)先污染物19種,有5種被完全去除;其它21種有害有機(jī)物中10種的濃度降至檢測限以下.除此之外,水中各種有機(jī)物的濃度經(jīng)處理都明顯下降.檢出反響中間產(chǎn)物10種,其中不含優(yōu)先污染物及毒性較強(qiáng)的物質(zhì).研究說明,在工程上可接受的運行條件下,光催化氧化法用于水質(zhì)較差的城市自來水的深度凈化,具有令人滿意的處理效果..二、納米零價鐵零價鐵最早出現(xiàn)在水處理領(lǐng)域是在上個世紀(jì)八十年代，有報道稱零價鐵可以復(fù)原去處水中的氯代物，之后在水處理技術(shù)領(lǐng)域?qū)τ诹銉r鐵的研究成為一個熱點。零價鐵有以下特性:比外表積大;電負(fù)性大，電極電位E0(Fe2+/Fe)=－0.44V;具有很強(qiáng)的復(fù)原性，在一定pH下，復(fù)原生成的Fe3+會生成氫氧化物，具有吸附和絮凝作用。而納米零價鐵除了具備以上的性質(zhì)外，具有更大的比外表積，反響活性和吸附性。在水處理中，納米零價鐵的主要應(yīng)用領(lǐng)域有:含氯有機(jī)廢水的處理、洗滌劑廢水處理、含酚廢水處理、制藥廢水處理、含放射性元素的廢水處理。納米零價鐵主要起復(fù)原作用、微電解作用、混凝作用、吸附作用以及它們的綜合作用。

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復(fù)原作用

納米零價鐵在水環(huán)境中的復(fù)原性原理Fe0(s)+2H2+→Fe2+(aq)+H2〔g〕；2Fe0(s)+O2(g)+2H2O→2Fe2+(aq)+4OH-(aq)因此納米零價鐵適用于處理含氯有機(jī)廢水、染料廢水和水中的重金屬離子，在對受鉻污染的地下水的研究中，使用零價鐵時去除作用明顯，零價鐵和活性炭聯(lián)合使用效果更佳，可使出水中Cr的質(zhì)量濃度＜0.05mg/L。實驗局部：利用零價鐵和活性炭作為PBR〔滲透反響隔柵〕的反響介質(zhì)，在實驗室研究PBR修復(fù)Cr〔Ⅵ〕污染地下水可行性。

.....零價鐵在電極反響的產(chǎn)物中新生態(tài)的［H］和Fe2+能與廢水中許多組分發(fā)生氧化復(fù)原作用，從而使廢水中的組分發(fā)生變形或破壞，例如使染料廢水中的發(fā)色或助色基斷鏈，有學(xué)者用零價鐵處理染料生產(chǎn)廢水，結(jié)果說明其色度去除率高達(dá)95%以上。微電解作用

.混凝作用在偏酸性環(huán)境下，納米零價鐵處理過程中會產(chǎn)生Fe2+和Fe3+，在偏堿性和有氧條件下，它們會生成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮狀沉淀，F(xiàn)e(OH)3還可能水解生成Fe(OH)+2，F(xiàn)e(OH)+2等絡(luò)離子有很強(qiáng)的絮凝性能。.吸附作用

零價納米鐵具有比零價鐵更巨大的比外表積和反響活性，因而具有非常優(yōu)秀的吸附性能。而且這種吸附作用是物理吸附。零價鐵對有機(jī)含氯廢水的處理，不僅僅是利用它的復(fù)原性，還取決于它的吸附性。另研究說明，NOM(naturalorga