下载文档原格式
《生物炭负载纳米零价铁去除水中铬、硒的研究》摘要：本文重点探讨了生物炭负载纳米零价铁（BC-nZVI）复合材料对水中铬、硒等重金属离子的高效去除。
研究通过对BC-nZVI 的制备工艺进行优化，分析其去除水中铬、硒的机理，并对其实际应用效果进行评估。
研究结果表明，BC-nZVI具有优异的重金属离子吸附性能，为水处理领域提供了新的思路和方法。
一、引言随着工业化的快速发展，水体中的重金属污染问题日益严重。
铬、硒等重金属离子因其高毒性、难降解的特性，对环境和人体健康造成了严重威胁。
因此，研究开发高效、环保的水体重金属离子去除技术显得尤为重要。
生物炭负载纳米零价铁（BC-nZVI）作为一种新兴的重金属离子吸附材料，具有吸附性能强、环保、易回收等优点。
本研究以BC-nZVI为研究对象，深入探讨其对水中铬、硒等重金属离子的去除机制。
二、材料与方法1. BC-nZVI的制备本研究所用BC-nZVI采用生物炭为载体，通过化学还原法制备纳米零价铁。
具体步骤包括生物炭的制备、纳米零价铁的合成及与生物炭的复合。
2. 实验方法（1）实验设计：设置不同浓度的铬、硒溶液，探究BC-nZVI的吸附性能。
（2）吸附实验：在特定条件下进行吸附实验，记录不同时间点的吸附量。
（3）数据分析：通过数据分析，研究BC-nZVI对铬、硒的吸附机制及影响因素。
三、结果与讨论1. BC-nZVI的表征通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察BC-nZVI的形貌，发现其具有多孔结构，有利于重金属离子的吸附。
同时，X射线衍射（XRD）分析表明BC-nZVI中含有铁氧化物和铁单质等成分。
2. 铬、硒的去除效果实验结果表明，BC-nZVI对水中铬、硒等重金属离子具有优异的去除效果。
随着溶液中铬、硒浓度的增加，BC-nZVI的吸附量也相应增加。
同时，BC-nZVI对铬、硒的去除效率受pH值、温度等因素的影响。
在适当的条件下，BC-nZVI可以实现对水中铬、硒的高效去除。
废水处理中纳米材料对重金属离子的吸附机理研究随着经济的迅速发展和人口的不断增加，水资源日益紧张，水污染问题也日益突出。
废水处理成为了日常生活中必不可少的环节。
众所周知，工业生产中会产生很多有毒有害的废水，其中重金属污染最为严重。
因此，研究废水处理技术，特别是纳米材料对重金属离子的吸附机理的研究具有重要的意义。
一、问题的背景在众多的废水处理技术中，利用纳米材料进行重金属的吸附是当前研究的热门话题。
纳米材料的特殊结构和表面活性可有效地提高重金属离子的吸附量，对于废水处理行业具有十分重要的意义。
纳米材料的应用可以出现很多问题，例如，纳米材料与重金属离子的相互作用机制还不清楚，不同形态和尺寸的纳米材料对重金属离子的吸附效应还未研究深入。
因此，在研究纳米材料对重金属离子的吸附机理方面，迫切需要进行一系列深入的研究。
二、纳米材料对重金属的吸附机理（一）纳米材料表面活性纳米材料的表面活性是纳米材料对重金属离子吸附效果的重要影响因素。
纳米材料表面上具有大量未饱和键和活性官能团，通过利用表面上的官能团进行官能化改性，可以增强纳米材料的吸附能力。
例如，羧基、磺酸基等官能化改性后的纳米材料具有更强的吸附能力。
（二）纳米材料粒径和形态纳米材料的粒径和形态对纳米材料的吸附性能也有一定的影响。
通常来说，越小的纳米材料颗粒吸附的重金属离子越多。
而纳米材料的形态则与其晶体结构有关，不同的晶体结构会影响纳米材料表面的化学活性和空间结构，从而对吸附重金属的效果产生影响。
（三）重金属离子的物理化学性质重金属离子的物理化学性质对其在废水处理中的吸附效果也起着很大的影响。
例如，重金属离子的电荷性质和离子半径大小对其在纳米材料表面的吸附能力会产生很大的影响。
同时不同重金属离子之间的相互作用也会对吸附效率产生影响。
例如，某些重金属离子之间具有竞争性吸附，纳米材料对其的吸附量会受到影响。
三、纳米材料吸附机理研究的应用前景（一）水处理行业纳米材料的应用在水处理领域已经日益普遍。
纳米材料在废水处理中的应用研究随着工业化进程的加速和人口的增长，废水处理成为一个全球性的环境问题。
传统的废水处理方法往往效率低、成本高，因此迫切需要一种高效、低成本的废水处理技术。
纳米材料因其独特的物理和化学特性，成为解决废水处理难题的有力工具。
本文将探讨纳米材料在废水处理中的应用研究。
一、纳米材料介绍纳米材料是指在纳米尺度下具有特殊结构和性质的材料，其尺寸通常在1-100纳米之间。
纳米材料具有高比表面积、较强的化学反应活性以及优异的物理性能。
常见的纳米材料包括纳米银、纳米铁、纳米氧化铝等。
二、纳米材料在废水处理中的应用1. 吸附剂纳米材料因其巨大的比表面积和高效的吸附性能而被广泛应用于废水处理的吸附剂方面。
纳米材料可通过静电作用、化学吸附和物理吸附等方式，有效地吸附废水中的有机物、重金属离子等污染物。
例如，纳米氧化铁表面的羟基可以与重金属形成络合物，达到去除重金属污染的效果。
2. 光催化剂纳米材料在废水处理中的另一个重要应用是作为光催化剂。
纳米光催化剂能够利用光能产生高活性的自由基，降解有机污染物或氧化无机污染物。
常见的纳米光催化剂有二氧化钛纳米颗粒（TiO2）和纳米锌氧化物颗粒（ZnO）。
这些纳米颗粒具有较强的光催化活性，可以降解污染物，将其分解为无害的物质。
3. 膜材料纳米材料也被应用于废水处理中的膜材料制备。
纳米材料与传统的膜材料相比，具有更细致的孔隙结构和较高的孔隙率，能够更好地截留废水中的微小颗粒和溶解物质。
此外，纳米材料还可以改善膜材料的抗污染性能，延长膜的使用寿命。
近年来，纳米氧化铝、纳米碳管等材料被用于制备高效的膜材料，用于废水中的微量物质的去除。
4. 催化剂纳米材料还可以作为废水处理中的催化剂。
纳米材料催化剂通常具有高催化活性、良好的选择性和较长的使用寿命。
它们可以降解废水中的有机物和氧化废水中的污染物。
例如，纳米银催化剂在废水处理过程中具有优异的催化性能，能够有效去除废水中的有机物。
纳米材料在污水方面的处理纳米材料在污水方面的处理概述纳米材料的应用1. 纳米颗粒的吸附纳米材料具有巨大的比表面积和高吸附性能，可以有效吸附污水中的有机污染物和重金属离子。
常见的纳米材料包括纳米二氧化硅、纳米炭黑和纳米铁等。
2. 纳米催化剂的应用纳米催化剂具有高活性和高选择性，可用于催化降解有机污染物。
例如，纳米钛酸锶复合材料可用于催化氧化有机污染物，如苯酚和苯胺。
3. 纳米过滤膜的使用纳米过滤膜是一种亚微米级膜材料，可以有效去除水中的微生物、细菌和颗粒物。
纳米过滤膜的孔径一般为几纳米，可以过滤掉大多数的污染物。
纳米材料的优势1. 高效性能纳米材料具有高效的吸附、催化和过滤性能，可以快速、高效地去除污水中的有害物质。
2. 可重复利用纳米材料可以通过再生和再利用的方式实现多次使用，降低了处理成本并减少了对环境的影响。
3. 易操作性纳米材料通常以粉末或溶胶的形式存在，易于混合与处理，使得纳米材料的使用更加便捷。
纳米材料的挑战和前景纳米材料在污水处理领域仍面临一些挑战，如纳米材料的合成、稳定性和环境安全性等问题。
随着纳米技术的不断发展，纳米材料在污水处理方面的应用前景依然广阔。
相信，纳米材料将成为污水处理领域的重要工具，为环境保护和可持续发展做出贡献。
[参考文献]1. Peining Chou, Dongye Zhao, Linda M. Guiney, Zhiyong Zhang, Jianying Hu. Nanotechnology perspectives in wastewater treatment. Journal of Environmental Engineering, 2011, 137(5): 407-413.2. Nadav Katz. Nanotechnology and water treatment. Royal Society of Chemistry, 2013.3. Jinxing Ma, Jing Zhu, Chunhua Ge, Fuyi Cui, Shujun Dong, Yufei Kang. Progress and perspective of nanotechnology in wastewater treatment. Chinese Science Bulletin, 2013, 58(26): 3176-3185.。
碳纳米管对水污染物的吸附研究随着城市化进程的加速和工业生产的不断扩张，水污染已经成为全球性问题。
水污染不仅给生态环境带来极大的破坏，还直接影响人类的身体健康和经济发展。
因此，寻找更加有效的水污染物处理方法成为了当前重要的研究方向。
近年来，碳纳米管因其特殊的物理和化学性质引起了广泛关注。
本文旨在探讨碳纳米管对水污染物的吸附研究进展。
碳纳米管是一种由碳原子排列成的管状结构体，具有高度的结晶性和稳定性。
碳纳米管的内壁和外壁都能够与其他分子形成强酸或碱的作用，具有惊人的吸附能力。
因此，碳纳米管被广泛应用于各种领域，包括能源、材料、生物医学等。
在水污染处理领域，碳纳米管可以高效地吸附有机物、无机物、重金属等污染物质，具有去除水中有害物质的潜力。
对于有机物的吸附，碳纳米管可以有效地去除苯酚、草甘膦等污染物。
这些化合物由于其高度的毒性和难以降解的特性，一旦进入水体就会对水生生物造成巨大的危害。
而碳纳米管的作用则是通过化学吸附、物理吸附等不同机制，将这些污染物质从水中剔除。
除了有机物，无机物也是水体中的一种不容忽视的污染物。
有人研究了碳纳米管对硝酸盐、氨氮等无机污染物的去除效果，发现碳纳米管能够去除70%-100%的硝酸盐和氨氮。
而碳纳米管用于重金属离子的吸附也取得了很好的结果。
研究表明，碳纳米管对镉、铬、铅等重金属离子有很高的亲和性，且具有高吸附容量和快速吸附速率。
这说明碳纳米管在水污染物处理方面具有很大的应用潜力。
虽然碳纳米管对水污染物有很好的去除效果，但研究人员也发现，碳纳米管的吸附效果受多方面因素影响。
例如，碳纳米管的形态和结构、电荷密度、水质环境等因素都会影响其吸附能力和吸附速率。
因此，基于碳纳米管的水污染物处理技术仍需要进一步的研究和完善。
总之，碳纳米管在水污染物处理领域具有广泛的应用前景。
其吸附能力强且对环境友好，是当前节能环保的重要手段。
未来的研究将集中于通过改变碳纳米管的形态结构、调控表面性质等手段，以提高其吸附能力和去除效率。
碳纳米管在水中重金属去除中的应用研究
陈其胜;马廷民
【期刊名称】《黑龙江环境通报》
【年(卷),期】2024(37)4
【摘要】碳纳米管作为一种新型的去除污染物中重金属的重要材料,在当前得到了广泛应用。
本文以钢渣负载碳纳米管材料对水中重金属阳离子的吸附为例,通过实验验证,探讨纳米管材料在水中重金属去除中的应用。
【总页数】3页(P7-9)
【作者】陈其胜;马廷民
【作者单位】甘肃省白银生态环境监测中心
【正文语种】中文
【中图分类】X703
【相关文献】
1.生物吸附法在去除废水中重金属离子的应用研究
2.水滑石类化合物在去除废水中重金属方面的应用研究进展
3.重金属捕集剂去除冷轧酸洗废水中铬镍的应用研究
4.碳纳米管及其复合材料在水中有机污染物去除中的应用
5.功能化碳纳米管材料在含重金属处理废水中的应用研究进展
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
纳米材料在污水处理中的应用引言随着人们对环境保护意识的逐渐提高，传统的污水处理技术已经不能完全满足需求。
因此，尝试利用纳米材料来解决水污染问题已成为越来越多科研团队的研究方向。
纳米材料的应用能够提高水处理效率和降低成本，并有很大商业价值。
本文将针对纳米材料在污水处理中的应用进行介绍和分析。
第一部分：纳米材料在污水处理中的应用纳米材料作为一种特殊的材料，其具有较小的粒径和高比表面积。
这些特点使得纳米材料在污水处理中具有显著的优势，为现代污水处理科技带来了新的机遇。
如今，纳米材料在污水处理中广泛应用，下面我们将针对其在污水处理中的应用做简单介绍。
1.1 纳米材料在废水处理中的应用纳米材料在废水处理中应用较为广泛，其中最为常见的应用是过滤技术。
进一步的，一些纳米材料能够被用于去除废水中的有害物质，如重金属、微生物等。
纳米颗粒的表面附着有大量活性位点，可以有效地吸附废水中的有害成分，实现废水的去除和再利用。
1.2 纳米材料在饮用水处理中的应用纳米材料在饮用水处理方面的应用，可以大大提高水的净化效率。
此外，某些纳米材料还可被用于去除水中重金属、细菌等有害物质，使得水质量更加安全卫生。
此外，纳米粒子可以有效地去除水中的微小颗粒，为废水处理提供了更广阔的发展空间。
1.3 纳米材料在海水淡化中的应用纳米材料在海水淡化领域的应用，是从全球普遍缺水的情况下，针对咸水的利用展开的一种创新技术。
通过纳米材料技术淡化海水，可以大幅度提高淡化效率，同时降低淡化成本，在某些水资源受限的地区，具有重大的环保和市场意义。
第二部分：纳米材料的优势2.1 高效性纳米材料的颗粒粒径小，在废水处理中作为吸附剂能够高效地去除水中有害成分和微小颗粒，相比之下，传统材料具有更高的吸附率，进一步提高了污水处理效率。
2.2 可再利用性纳米材料在吸附废水过程中将有害成分和浮游物质吸附在表面，可以实现二次利用，进一步减少了处理成本。
同时，也促进了纳米材料科技产业的可持续发展。
纳米材料对重金属污染的治理效果研究第一章研究背景与意义随着城市化进程的加速，人类活动对环境产生的影响日益明显。
重金属污染是当前严重的环境问题之一，不仅直接危害人体健康，还可能对生态系统造成不可逆转的破坏。
因此，寻找一种高效、低成本的重金属污染治理方法具有重要意义。
近年来，纳米材料引起了人们的广泛关注。
纳米材料的特有性质使其在环境污染治理领域有着广泛的应用前景。
研究纳米材料对重金属污染的治理效果，有助于探索一种新的治理手段，提高环境治理的效率。
第二章纳米材料的重金属污染治理机理纳米材料治理重金属污染的机理主要包括三个方面：化学吸附、表面催化和离子交换。
化学吸附是指纳米材料表面与重金属之间发生吸附反应。
由于纳米材料的比表面积很大，因此纳米材料表面上的吸附位点较多，有着较高的吸附能力。
此外，纳米材料还可以与溶液中的重金属形成复合物，从而促进重金属的吸附。
表面催化是指纳米材料表面催化剂的活性，通过催化氧化、还原等反应来处理重金属污染物。
纳米材料表面的催化活性中心数目较多，因此具有较高的催化反应活性。
离子交换是指纳米材料表面的正电荷与重金属的负离子之间发生交换反应。
由于纳米材料表面的正电荷很多，可以有效地交换重金属中的阴离子，从而达到治理重金属污染的效果。
第三章纳米材料的种类及其治理效果研究目前，纳米材料种类繁多，应用于治理重金属污染的纳米材料也具有多样性。
以下列举几种常见的纳米材料及其治理效果研究。
1. 碳纳米管碳纳米管具有优异的导电性能和化学稳定性，且表面具有很多活性位点。
因此，碳纳米管可以用于治理重金属污染。
研究表明，碳纳米管对汞、铬、铜等重金属的吸附效率较高，吸附速度也较快。
在液态培养过程中，碳纳米管能够通过表面缺陷增加表面催化活性，以氧化铅、铜等重金属离子。
2. 纳米铁纳米铁具有较高的催化活性和吸附性能。
研究表明，纳米铁对镉、汞、铅等重金属离子具有较高的吸附能力，同时也可以通过表面催化将重金属离子还原为无害物质。
碳纳米管吸附剂在废水处理中的应用探究在废水处理中，环境保护和水资源管理是当前社会面临的重大问题。
为了找到高效而可持续的废水处理技术，研究人员开始关注碳纳米管吸附剂的应用。
本文将探讨碳纳米管吸附剂在废水处理中的应用，并分析其效果和优势。
一、介绍废水处理是指将产生的废水经过一系列工艺处理，将有害物质去除或转化为无害物质的过程。
传统的废水处理方法包括活性炭吸附、沉淀、氧化等。
然而，这些方法存在着处理效率低、处理成本高等问题。
因此，专家开始研究新的废水处理技术。
二、碳纳米管吸附剂的特点碳纳米管是一种由碳元素组成的纳米材料，具有许多独特的特性。
首先，碳纳米管具有高比表面积，这使其能够提供更大的吸附表面。
其次，碳纳米管具有独特的孔洞结构，这使其能够更好地吸附废水中的有机物质。
此外，碳纳米管还具有优异的化学稳定性和可再生性。
三、碳纳米管吸附剂的应用碳纳米管吸附剂可以广泛应用于废水处理中的有机物质去除。
研究表明，碳纳米管吸附剂在废水处理中能够高效地去除有机物质，如重金属离子、染料和药物残留物等。
此外，碳纳米管吸附剂还可以吸附废水中的溶解性无机物质，如氨氮、亚硝酸盐等。
通过吸附这些有害物质，碳纳米管吸附剂能够显著改善废水的水质。
四、碳纳米管吸附剂的优势与传统的废水处理方法相比，碳纳米管吸附剂具有许多优势。
首先，碳纳米管吸附剂具有高吸附容量和高吸附速率，能够更快地去除废水中的有害物质。
其次，碳纳米管吸附剂在废水处理过程中几乎不会产生废弃物，具有较低的处理成本。
此外，碳纳米管吸附剂还可以通过再生和重复使用来降低废水处理的运营成本。
五、展望与结论虽然碳纳米管吸附剂在废水处理中的应用已经取得了显著的进展，但仍然存在一些挑战。
例如，碳纳米管吸附剂的制备工艺和性能控制还需要进一步研究和改进。
另外，碳纳米管吸附剂在大规模应用中的经济性和可持续性也需要更多的研究和实践。
综上所述，碳纳米管吸附剂在废水处理中具有广阔的应用前景。
它能够高效去除废水中的有机物质和无机物质，具有高吸附容量和高吸附速率等优势。
碳纳米材料在重金属废水处理中的应用探究随着全球工业化生产规模的扩大,环境污染问题日趋严重。
据统计,当前已发现的化学品已达7000万之多并且逐年增加。
一些废弃的化学品通过排水、掩埋、焚烧等多种途径进入自然环境中,尤其是水体环境[1,2]。
TehT等[3]调查发现每年约有12万t砷、4万t镉、1万t汞、35万t铅、38万t镍通过各种方式进入环境中。
含有重金属离子的废水在自然环境中具有毒效性长和生物难降解的特性,一旦进入人体,可在体内富集并且诱发各种疾病[4]。
对于工业废水的处理,科研人员提出了一系列的方法,包括物理法、化学法、吸附法、气浮法、离子交换法等。
这些方法针对不同种类废水的处理效果具有显着的差异性,其中吸附法对污染物种类复杂的废水处理效果良好,具有操作便捷、成本低廉、环境污染小等优点。
吸附法中决定水处理效果的关键在于吸附剂的选择。
通常被用作吸附剂的材料有活性炭、活性氧化铝、黏土等。
然而这些吸附材料的缺点也显而易见:一方面,这些材料的吸附量易受到外界因素的影响而使得处理效果不稳定;另一方面,循环利用次数较少,在实际应用中受到限制。
针对传统吸附剂的缺点,科研人员将先进的纳米技术应用到吸附剂的研发中,有效弥补了上述传统吸附剂的缺点。
纳米材料的微小尺寸结构决定了其具有巨大的比表面积和表面自由能,具备了作为吸附材料的基本要求。
为了进一步提高材料的吸附性能,科研人员将纳米材料与其他具有吸附性能的材料复合得到复合纳米材料。
吸附结果表明复合纳米吸附剂具有单一物料不可比拟的优良性能。
本文着重介绍了最具代表性的碳纳米管、石墨烯、二氧化钛、纳滤膜和其他吸附材料的研究现状。
在不同外界条件下进行吸附试验,探究吸附机理。
结果发现纳米吸附剂的吸附量远高于传统吸附剂,具有吸附时间短、循环利用率高和环境污染小等优点。
当前纳米材料作为吸附剂应用于工业废水的处理还处于实验室研究阶段。
其生产成本高、技术不成熟、吸附机理不完善、回收困难等问题严重阻碍了工程应用。
因此,开发低价高效的用于处理工业废水的纳米材料是今后发展的方向。
1碳纳米材料在重金属废水处理中的应用1.1经表面修饰的碳纳米管对重金属废水的处理应用碳纳米管(CNT)是石墨烯围绕同一中心轴卷曲而成的一维纳米级管状材料。
这种多孔、空心的独特结构决定了CNT能与吸附质间产生分子间的相互作用,因而在水相中表现出高效的吸附性能[5]。
葛海峰等[6]用硝硫混酸纯化后的碳纳米管吸附水中的Hg2+。
试验结果表明:吸附反应在60min内达到平衡。
当pH值为5、Hg2+初始质量浓度为20mg/L时,吸附容量可达16.63mg/g。
多数科研人员将碳纳米管进行表面修饰以增加有效吸附位点,如宗恩敏等[7]采用水热合成法制得ZrO2-CNT复合材料,用以处理含磷废水。
试验最佳条件为pH=2.5,ZrO2-CNT起始质量浓度为500mg/L,温度为40℃,此时吸附量可达63.3mg/g,远高于未经修饰前的吸附量。
另外,氧化锆颗粒尺寸的减小有利于吸附量的提高。
曾超等[8]采用自制的MnO2-CNT复合材料在水溶液中对Sb3+进行吸附试验,得到:当Sb3+质量浓度为1.5mg/L、吸附剂质量浓度为0.5g/L、温度为25℃、pH=2时,对Sb3+的脱除率为97.8%。
与原始碳纳米管相比,脱除率提高了51.3%。
多数污染物被碳纳米管复合材料吸附后可进行降解或脱附,但还有部分物质吸附后难以与吸附剂分离,其危害巨大,而目前这方面的研究较少。
1.2经表面修饰的石墨烯对重金属废水的处理应用石墨烯是由碳原子以六元环为基本单元构成的单原子层二维材料,其厚度约为0.35nm,是目前发现的最薄材料。
石墨烯的所有原子均处于表层,这种特殊的结构决定了其具有其他材料不可比拟的比表面积。
因此,石墨烯是良好的吸附材料。
刘伟等[9]采用化学沉淀法将四氧化三铁负载到氧化石墨烯的表面,得到磁性氧化石墨烯复合材料。
研究了不同试验条件对Cd3+饱和吸附量的影响,得到反应最佳pH=2,饱和吸附量为3.9mg/g,升温和延长吸附时间均有利于吸附的进行。
外加磁场时,吸附剂可轻易从溶液中分离出来。
GollavelliG等[10]采用一步微波法成功制备出磁性石墨烯纳米材料(SMG)。
SMG 的超顺磁性使得材料的有效吸附位点增加,吸附量增大,在水溶液中对Cr4+、Hg2+和Pb2+去除率可达99%。
RENY等[11]以自制的二氧化锰/石墨烯(GNS/MnO2)为吸附剂,以Cu2+和Pb2+为吸附质研究材料的吸附性能。
结果表明:反应120min时,对Cu2+和Pb2+的吸附量分别为1620和781mmol/g,之后反应处于动态平衡,吸附量不再增加。
1.3改性石墨烯/碳纳米管复合材料对重金属离子及有机物的吸附研究石墨烯和碳纳米管是现今最理想的二维和准一维纳米材料,自产生以来,由于其独特的物理化学性能,迅速成为纳米材料领域研究的热点。
但是,它们具有的小尺寸效应及自身较强的范德华力使得团聚现象严重,从而降低了吸附效率。
因此,科研人员先将碳纳米管穿插到石墨烯间层构成三维结构,之后协同改性聚合物。
这一方面克服了两者易团聚的缺点,另一方面可以发挥协同效应,起到增强吸附性能的作用[12]。
AnirudhanTS等[13]先用聚丙烯酸(PPA)接枝改性氧化石墨烯(GO),用硝硫混酸纯化碳纳米管(MWCNTs),通过熔融共混技术制备了PPA-GO/MWCNTs复合材料,用该材料在不同温度和pH值下去除恩氟沙星(ENR)。
在温度为30℃、pH=5时达到最大吸附容量13.40mg/g。
AnsariMO等[14]采用原位聚合技术将碳纳米管(CNT)/氧化石墨烯(GO)复合后用聚苯胺(Pani)进行表面改性,得到Pani-GO/CNT复合材料。
用该材料吸附水溶液中Cr4+和刚果红(CR)发现材料的饱和吸附量受溶液pH值、吸附物质量浓度、接触时间和温度的影响较大。
在30℃的酸性介质中,对Cr4+和CR的吸附量最大分别可达43.52和24.63mg/g。
2纳米光催化材料在工业废水处理中的应用近年来,人们将光催化氧化技术应用于处理废水中生物难降解的高分子物质,并取得良好效果。
目前常用的光催化材料大部分为纳米金属氧化物,如TiO2、MnO2、ZrO2、Fe2O3等。
与其他纳米级金属氧化物相比,纳米TiO2在污水处理方面具有独特的优良性能,是公认的最具开发价值的环保型光催化材料。
纳米TiO2在光照条件下可降解80多种有机污染物,具有降解速度快、普遍适用性强、催化反应条件温和、无副反应产物污染等优点。
2.1纳米TiO2对印染废水的处理印染废水是指印染企业在着色加工过程中产生的含有大量染料、油料和重金属离子的废水。
此类废水处理的难点在于色度大、碱性强、生物无法降解。
通常采用的方法有吸附法、沉降法、生化法等,但通过这些方法处理过的废水都难以达到排放标准,而采用纳米TiO2光催化材料可以将高分子聚合物降解为无害的CO2和水及无机离子。
王聪聪等[15]使用TiO2/MoS2复合材料降解油墨印刷废水中的亚甲基蓝染料,紫外灯照射60min后降解率在60%左右。
孙剑辉等[16]采用溶胶-凝胶-浸渍法在活性炭(AC)上负载纳米TiO2,从而制得了TiO2/AC的复合材料。
这种材料的优势在于被TiO2降解后的产物会被活性炭吸附,因而减少了污染物对光催化剂的污染,保持了TiO2的催化活性。
试验中以橙黄G和活性艳红(X23B)为目标物污染分别进行催化氧化,结果表明TiO2/AC具有良好的光催化活性和可再生性。
对橙黄G的降解效果较好,去除率接近100%;对活性艳红的去除率为97.2%。
180min后水中有机物(TOC)去除率分别为81.6%和82.0%。
2.2纳米TiO2对农药废水的处理农药在农业生产过程中能够抑制害虫的繁殖和杂草生长,有效提高农作物产量,但在使用过程中也造成了严重的环境污染。
该类废水毒性大,具有生物积累性,常见的有除草剂、杀虫剂、植物生长素等。
PatoleAS等[17]在2g/L锐钛矿型纳米TiO2悬浮液中光催氧化氯丙酸20min后,检测到其降解率达到95%,30min后完全降解。
葛湘锋等[18]用紫外灯照射纳米TiO2与敌百虫有机磷农药的混合悬浮体系,在不同的pH值下进行光催化氧化反应,试验得到碱性条件更有利于催化反应的进行,pH=10.01时,降解率可达最大为72.57%。
2.3纳米TiO2对表面活性剂废水的处理表面活性剂种类繁多,应用广泛,在改变界面状态方面有不可替代的作用,但其对环境的危害也不容小觑。
传统的处理方法有电气浮法、混凝沉淀法、生物法等,但效果不佳。
因此,科研人员将纳米光催化技术应用到表面活性剂的治理方面,并取得了良好成效。
冯良荣等[19]用高压汞灯照射纳米TiO2和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)混合悬浮液5h,测得SDBS被氧化率达在91%以上。
RaoNN等[20]将自制的纳米TiO2(P25)复合材料加入化学需氧量(COD)质量浓度为290mg/L 的废水中,用中压汞灯照射20h后发现COD质量浓度降低95%。
3纳米复合滤膜在有机物废水处理中的应用纳米滤膜简称纳滤,是通过拉伸或化学沉积等方法制备的一种用于物质分离的纳米级滤膜。
其优点在于能耗需求比反渗透膜更少,孔径比超滤膜更适合去除水中的小分子物质[21]。
用纳滤处理废水时,由于纳滤的渗透压低于反渗透压,无机盐可透过滤膜,而有机物的分子直径较大,会被滤膜所拦截,从而达到分离有机物与无机盐的目的。
通常在膜上负载其他吸附材料形成复合滤膜能有效提高废水处理效率。
KimSH等[22]首先采用自组装技术制备纳米TiO2,然后通过化学键合将TiO2负载到芳香聚酰胺膜表面,制得了同时具备降解和过滤功能的复合薄膜。
试验结果显示,复合膜在紫外光照射下对杀灭菌类微生物具有显着效果,化学需氧量(COD)下降95%以上。
由于TiO2附着在膜上可以很好地进行回收利用,防止了膜污染的发生。
管玉江等[23]首先制备TiO2和SiO2溶胶,然后采用浸渍-提拉法将事先制备的溶胶均匀涂敷在Al2O3表面,制得平均孔径为3~5nm的N-TiO2-SiO2/Al2O3复合膜。
用复合膜处理制药厂排放的含有黄连素废水发现,对黄连素截留率可达90%,对无机盐截留率较低,仅5%。
SahinkayaE等[24]在对印染厂排放的废水进行处理时,先用活性污泥预处理后再用纳滤膜过滤,可完全去除色度,化学需氧量下降80%以上,无机盐等杂质成分的脱除率在65%左右。
4其他纳米吸附材料在重金属及有机物废水处理中的应用黑亚妮等[25]制备了锆修饰蒙脱石(MMT)复合材料Zr-MMT。
静态吸附试验得到:此种材料可高效吸附废水中的Cr3+。
