纳米技术在污水处理中的应用

I纳米技术在污水处理中的应用摘要由于当前社会水污染现象严重，而常规方法并不能行之有效的治理所有类型的水污染，并且其单一效果也不能尽如人意，必须寻求新的合适、有效的处理方法。该论文是以参考前人对纳米技术在污水处理方面的实验、研究结果，加以对比常规污水处理方法从而找的最优方案的综述性文章。对比可知纳米技术相对常规方法能够使粒子具有特殊的功能性，而一些特殊性能刚好在污水处理中期到良好的效果：深度催化法能行之有效的将多类有机污物彻底分解例如卤代烃类、氯代酚类、氰化物、各种有机酸及能够处理金属粒子等；吸附法因对于水体重金属污染处理成本少，操作简单而广泛应用，纳滤膜可以替代吸附和电化学方法，处理制浆与造纸工业废水中大量的污染物；絮凝沉淀法是胶体类废水处理的有效方法之一，可有效地降低废水的浊度和色度，去除多种高分子有机物和某些重金属离子(汞、铅等)；有机/无机复合纳米粒子以其同时具有无机材料优越的光、电、磁等性质，有机材料的优良加工性能、生物相容性能，对于许多种难以处理的水污染治理情况，其有着对应的方法，能简洁有效的将问题解决。纳米技术在水处理中的应用研究已展现了广阔的前景,但还需要进一步研究和改善。关键词:污水处理；纳米技术；光催化法；纳米絮凝；纳滤IINanotechnologyandItsApplicationinWaterTreatmentAbstractAtpresent,China'swatersituationisveryserious,thecurrentsewagetreatmentmethodsinclude:settlement,flocculation,filtration,adsorption,biologicaltreatment,butthesemethodswillinevitablybringaboutapollution,butalsothecostofrenewablelong-termdealwithexpensiveorandothershortcomings.Althoughsewagetraditionalbiologicaltreatmentcanbeusedtodealeffectivelywiththelaw,buthundredsofhighlytoxiccompoundscannotbeusedtodealwithbiologicalmethodsmustbeappropriatetoseeknew,effectivewaystodealwith.Thepaperisareferencetosewagetreatmentinpreviousexperiments,researchfindings,conclusionsandcomparisontofindthemostsuitabletreatmentprogramoverviewarticle.Nanotechnologywillenablethefunctionofparticleswithspecialproperties,andsomespecialpropertiesofthemedium-termsewagetreatmentjusttogoodeffect:thedepthofcatalysiscanbemoreeffectiveandcompletedecompositionoforganicpollutantssuchashalohydrocarboncategory,chloro-phenols,cyanides,variousorganicacidsandmetalparticles,etc.;absorptionwaterweightduetothecostofprocessingislessmetalpollution,simpleoperationandwideapplicationofnanofiltrationmembranecanbealternativestotheadsorptionandelectrochemicalmethodsofdealingwithpulpandpaperindustryalargenumberofpollutantsinwastewater;flocculationprecipitationmethodisaneffectivemethodofwastewatertreatmentofwastewatertobeeffectiveinreducingturbidityandcolor,Removalofavarietyofpolymericorganicmatterandsomeheavymetalions(mercury,Fuk,lead);organic/inorganiccompositenanoparticlesofinorganicmaterialsatthesametimeitssuperioroptical,electrical,magnetic,suchasthenatureofthefineorganicmaterialIIIprocessingperformance,biocompatibilitycanbe,formanykindsofwaterpollutionisdifficulttodealwiththesituation,whichhasacorrespondingmethodwillbesimpleandeffectivesolutionstotheproblem.Thepaperisbasedonreferencetopreviousresearchfindings,andconclusionsdrawnfromtheircomparisonofthesummarizedconclusionsofthearticle.Keywords：sewagedisposal；nanotechnology；lightcatalyticmethod；nanofiltration；nanoflocculation目录第一章引言........................................................1第二章我国水污染现状...............................................12.1水污染情况......................................................12.2各类水污染的危害................................................2第三章常规污水处理.................................................3第四章纳米技术在污水处理中的应用...................................34.1纳米技术概况....................................................34.2纳米技术在污水处理中的应用......................................44.2.1深度氧化技术................................................44.2.2纳滤技术....................................................54.2.3纳米絮凝技术................................................74.2.4有机、无机复合纳米粒子......................................8第五章结论与展望...................................................9参考文献..........................................................10第一章引言随着生活的日新月异，越来越多的污水排放成了眼下最令人关注的话题。日益严重的水资源短缺和水环境污染困扰我国经济与社会的发展，而目也己成为制约社会经济可持续发展的重要因素，有没有一种最简洁有效的方法来处理污水是现今谈论最多的一个话题之一。现在一般使用的混凝沉降法、氧化法、电镀法、絮凝法等诸多方法都存在或多或少的问题或者资源浪费，因而希望能有一种更简单而节约的水处理方法。应用纳米技术来处理污水便可达到一些意想不到的效果。纳米技术是当今社会的热门话题，纳米材料的各种特殊性能能够解决许多常规方法不能解决的问题。在污水处理方面，纳米技术较常规方法显示了高度的优越性，纳米技术对于常规方法不能奏效的有机物，尤其是氯代物等有机废物有良好的处理效果。而纳米技术无二次污染的特性更是受到人们的喜爱。由此可以看出，纳米技术是一项十分具有应用前途的技术。第二章我国水污染现状2.1水污染情况由于社会经济的发展，人类对洁净水的需求量不断增加，合理利用现有水源，保护现有水源不受污染，治理生活和工业废水以及污水回收利用，不仅是我国面临的当务之急，而且是当今世界性问题。我国人均水资源占有量仅为世界人均占有量的1/4(约2700m3)，时空分布又极不均匀，况且我国正处于工业化和城镇化的快速发展时期，对自然资源的开发利用强度很大，污染物排放量随之增大，水污染形势十分严峻。流经城市的河段水质超过3类标准而不适合作为生活用水的达78%,同时50%以上的城市地下水受到不同程度的污染。多年地下水监测[1]评价的结果显示，目前地下水资源遭受污染的情况较为严重，全国2/3城市地下水水质质量普遍下降，局部地段水质恶化，300多个城市由于地下水污染造成供水紧张状况。在全国195个城市的监测结果中，97%的城市地下水受到不同程度污染，40%的城市地水污染趋势加重：北方17个省会城市中16个污染趋势加重，南方14个省会城市中3个污染趋势加重。地下水污染组分主要有三氮（NO3-,NO2-,NH4+)、酚、氰、重金属、总硬度及有机污染指标COD等，有关部门在一些地区地下水中检出有机污染物达133种。2.2各类水污染的危害水中溶解性有机污染物对人体健康危害的研究始于20世纪60年代，国外发现用氯消毒对人体有危害，随后通过流行病调查，长期对不同饮水地区居民进行跟踪追查与动物试验等，己经证明排放于水体的人工合成化学物质对人体健康产生了极大的危害。据报道，人类癌症80%--90%与环境因素有关，而在已发现的致癌化学物中，80%为有机污染物。地下水中的硝酸盐身对人体没有危害，但含量过高时会败坏水味，甚至引起泻肚，使肠道机能失调。硝酸盐的危害关键是它在人体内可经硝酸盐还原酶作用生成亚硝酸盐，而亚硝酸盐可以对人体健康构成威胁。亚硝酸进入人体血液后，能与血液中起传送氧气功能的血红蛋白反应形成高铁血红蛋白，从而影响血液中氧的传输能力，使组织因缺氧而中毒，重者可导致呼吸循环衰竭[2]。当饮用水中硝酸盐含量达到90-140mg/L时，就能导致婴儿高铁血红蛋白症，俗称“蓝婴病”，当血液中血红素的含量达到70%时，即导致窒息而死[3]。美国H.H.Comley早在1954年便报道了山于饮用水中高浓度硝酸盐氮而引起婴儿高铁血红蛋白症的病例，瑞典曾在克里斯蒂塔地区对35例癌症患者致病原因的分析表明，其中有一半以上的病例是因饮用高硝酸盐含量的地下水所致[4]此外，水中的硝酸盐和亚硝酸盐在各种含氮有机化合物(胺、酰胺、尿素、氰胺等)的作用下会形成具有化学稳定性的高度致癌、致畸、致突变物质亚硝基胺和亚硝基酰胺，他们会诱导产生肠道、脑、神经系统、骨骼、皮肤、甲状腺等肿瘤疾病[5]。重金属是具有潜在危害的重要污染物，重金属污染的威胁在于它不能被微生物分解，相反生物体可以富集重金属，并且能将某些重金属转化为毒性更强的金属-有机化合物。大部分重金属离子的毒性随浓度和作用时间的增长而愈加严重