纳米材料在水处理中的应用与研究
水是生命之源，对于人类的生存和发展至关重要。然而，随着工业化和城市化的快速发展，水污染问题日益严重，给人类的健康和生态环境带来了巨大的威胁。传统的水处理方法在应对一些复杂的污染物时往往效果不佳，因此，寻找高效、经济、环保的水处理技术成为了当前研究的热点。纳米材料因其独特的物理、化学性质，在水处理领域展现出了广阔的应用前景。
一、纳米材料的特性
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度（1 100 纳米）的材料。由于其尺寸小，纳米材料具有比表面积大、表面活性高、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性。
比表面积大意味着纳米材料能够提供更多的反应位点，从而增强与污染物的相互作用。表面活性高使得纳米材料更容易与其他物质发生化学反应，提高了其对污染物的去除能力。量子尺寸效应和宏观量子隧道效应则赋予了纳米材料独特的电学、光学和磁学性质，为其在水处理中的应用提供了更多的可能性。
二、纳米材料在水处理中的应用
1、 纳米吸附剂 纳米吸附剂在去除水中的重金属离子、有机污染物等方面表现出色。例如，纳米零价铁（nZVI）可以有效地去除水中的六价铬（Cr(VI)）。nZVI 具有高反应活性，能够将 Cr(VI)还原为毒性较低的 Cr(III)，从而实现铬的去除。此外，纳米碳材料如碳纳米管（CNTs）和石墨烯也被广泛应用于水中有机污染物的吸附去除。CNTs 具有良好的孔隙结构和较大的比表面积，能够吸附多种有机污染物，如苯、甲苯、酚类等。石墨烯由于其独特的二维结构和优异的物理化学性质，对有机污染物也表现出了很强的吸附能力。
2、 纳米催化剂
纳米催化剂在水处理中的应用主要包括光催化和电催化。光催化是利用纳米半导体材料（如 TiO₂、ZnO 等）在光照条件下产生的电子
空穴对来氧化分解水中的污染物。这些纳米半导体材料具有能带结构，当受到能量大于其禁带宽度的光照射时，会产生电子 空穴对。电子和空穴具有很强的氧化还原能力，能够将水中的有机污染物分解为二氧化碳和水等无害物质。电催化则是通过在电极表面修饰纳米材料来提高电极的催化性能，从而实现水中污染物的降解。例如，在电极表面负载纳米铂（Pt）或纳米钯（Pd）等贵金属催化剂，可以有效地促进水中有机物的电氧化反应。
第２９卷第２期 ２０１０年４月 河南理工大学学报（自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＮＡＮ ＰＯＬＹＴＥＣＨＮＩＣ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ） Ｖ０１．２９ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１０
可见光照射下纳晶ＴｉＯ２电极对染料污染物的
光电催化降解研究
杨 娟 ，缪娟 ，戴俊 ，李建通
（１．河南理工大学物理化学学院，河南焦作４５４０００；２．河南理工大学安全科学与工程学院，河南焦作４５４０００）
摘要：为揭示ＴｉＯ 光催化降解染料的反应机理，研究了可见光照射下各种染料污染物在正、
负不同偏压下的降解情况．以溶胶一凝胶结合水热法制备的ＴｉＯ 薄膜为光电极，通过检测
反应过程中染料溶液的紫外一可见吸收光谱及总有机碳变化情况，深入探讨了外加电压在光
电催化降解染料中的作用．同时，通过电子自旋共振技术检测了染料降解过程中活性自由基
的生成情况．实验结果表明，在可见光照射下，外加正偏压时，阳离子染料如罗丹明Ｂ和
孔雀绿虽也褪色，但矿化率比较低；而负偏压作用时，阳离子型染料在可见光与偏压的共同
作用下．以分子中共轭结构的破环为主，产生较高的矿化率．
关 键 词：ＴｉＯ 电极；光电催化；染料污染物；活性氧自由基；矿化
中图分类号：Ｏ．６４４．１１ ０ ６４３．３２ 文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－９７８７（２０１０）０２－０２５９—０ｒ７
Ｐｈ０ｔ０ｅ１ｅｃｔｒ０ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｙｅ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｗｉｔｈ
ｎａｎｏ—ＴｉＯ２ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｕｎｄｅｒ ｖｉｓｉｂｌｅ—ｌｉｇｈｔ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ
ＹＡＮＧ Ｊｕａｎ ，ＭＩＡＯ Ｊｕａｎ。，ＤＡＩ Ｊｕｎ ，ＬＩ Ｊｉａｎ—ｔｏｎｇ
（１．Ｄｅｐｔ．ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ＆Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＳａｆｅｔｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｎａｎ Ｐｃｌｙｔｅｅｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）
第８卷第５期 ２０１１年１０月 显微与测量 Ｍｉｃｒｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅ＆Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｖｏ１＿８ Ｎｏ．５ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１ １
掺杂元素对非晶态纳米二氧化钛
光催化性能的 响
王欢，马涛，杨丽珍
（北京印刷学院，北京 １０２６００）
摘要：采用溶胶一凝胶法将不同元素转入二氧化钛结构之中，分析元素掺杂对非晶态ＴｉＯ 颗粒
光催化性能的影响。以甲基橙溶液模拟目标污染物，用紫外一可见分光光度计测定甲基橙溶液光
照前后吸光度的变化，结果表明，掺杂元素后的非晶态ＴｉＯ 与未掺杂的纳米ＴｉＯ：相比具有更好的
光催化活性，其中，金属元素Ｆｅ的最佳掺杂量为１．５％，降解率达到７３．０２％；稀土元素Ｃｅ的最佳
掺杂量为１．５％，降解率达到７３．３３％；非金属元素ｓ的最佳掺杂量为２．５％，降解率达到９４．１３％。
关键词：非晶态；纳米二氧化钛；掺杂；溶胶一凝胶法；光催化
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｄｏｐｉｎｇ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｎ Ｐｈ０ｔ０一ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ
Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｎａｎｏ－ＴｉＯ２ Ｐｏｗｄｅｒ
ＷＡＮＧ Ｈｕａｎ，ＭＡ Ｔａｏ，ＹＡＮＧ Ｌｉ—ｚｈｅｎ
（Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｒａｐｈｉｃ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０２６００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｆａｂｒｉｃ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ ｗｉｔｈ ｓｏｌ—ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｏｐｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ＴｉＯ２ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｙｌ ｏｒａｎｇｅ ａｓ ｔａｒｇｅｔ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ， ＵＶ－ｖｉｓｉｂｌｅ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌ ｏｒａｎｇｅ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｒｅｅｅｉｖ— ｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏ－ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｄｏｐｅｄ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｅｌｅ— ｍｅｎｔｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｏｐｅｄ Ｔｉ０２ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｐｈｏｔｏ—ｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｔｈａｎ ｐｕｒｅ ＴｉＯ２．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｄｏｐｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｆｅ ｗａｓ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ １．５％，Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｄｏｐｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｃｅ ｗａｓ １．５％ ａｎｄ，Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｄｏｐｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｓ ｗａｓ ２．５％．Ｔｈｅｉｒ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｕｐ ｔｏ ７３．０２％，７３．３３％，９４．１３％． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ；ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ；ｄｏｐｅｄ；ｓｏｌ－ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｅ
焦化废水反渗透膜污染特性研究
发布时间：2023-03-20T09:06:05.946Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷20期 作者： 杨冰
[导读] 焦化废水是煤的高温蒸馏、气体净化和副产品回收产生的典型工业废水。
杨冰
陕西黄陵煤化工有限责任公司 陕西黄陵 727307
摘要：焦化废水是煤的高温蒸馏、气体净化和副产品回收产生的典型工业废水。它有多种来源、复杂的成分和高毒性，很难在高浓度下降解有机废水。反渗透膜工艺在废水中有机物和盐的去除率很高，具有节能和环境友好的优点。这是废焦化废水再利用的主要技术。超过
滤反渗透双膜工艺广泛用于焦化废水的再利用。但是，膜污染十分普遍，限制了反渗透处理的进一步发展。目前，防渗透膜污染机理的研
究主要集中在生活污水上，实验是利用模拟废水进行的。在焦化废水的再利用方面，对膜污染的认识有限。水质是影响膜污染的最重要因
素。由于废水构成复杂，分析反渗透膜污染的工作仍然面临挑战。因此，有必要研究反渗透膜污染的特点。
关键词：焦化废水；反渗透工艺；膜污染；水质特性
前言
焦化废水具有剧毒性高、氨氮含量高、水质波动大、生物化学水平低等特点。生物化学处理A20后，采用先进的氧化工艺进行处理，然后由超滤膜和反渗透脱盐系统再利用。反渗透膜是溶解的材料，如溶解的离子和有机污染物，可以通过压力来分离和分散水。反渗透膜可
以很好地去除焦化废水中的TDS和总硬度，对COD、氨等也有很好的分离效果。双膜水回用系统中的反渗透膜污染主要是有机、无机和微
生物复合材料，构成膜污染的密集层，因此清洁和恢复流量对于工业反渗透膜系统的稳定运行至关重要。
1实验方法
1.1样品采集
某焦化企业的废水采用超滤-反渗透双膜法处理和再利用。反渗透采用一级两段工艺，膜装置连续运行一年以上。在实地调查之后，收集了膜、RO进水和RO浓水的成分，以分析污染物的成分。
1.2分析方法
水样中的阴离子含量采用icappro感应耦合等离子发射光谱仪测量，阴离子含量采用ECO-C离子色谱法测量，COD含量采用快速处置法，TOC-VCPH TOC分析仪采用有机组分分别测量多糖和蛋白质分别测定为硫酸-苯酚和考纳斯的鲜蓝色。利用SU8020冷场能谱和能谱分
