导航：安全管理网>> 安全论文>> 环境保护论文>>正文

纳米技术在污水处理中的应用

文档作者：张平文档来源：佛山市新泰隆环保设备制造有限公司		点击数：	更新时间： 2024年02月27日
下载地址：点击这里	文件大小： 698.34 KB 共3页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共3页]

本文件共3页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：698.34 KB 共3页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：面向可持续发展的水资源优化配置建议研究

上一篇：南方某污水处理厂扩建及运行分析

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

纳求技术在污永处理巾的扈用
张平
(佛山市新泰隆环保设备制造有限公司广东佛山528300)
摘要纳米材料具有辐h,i-、吸收等新的特性。可作为高活性的吸附剂和催化剂，这使纳米材料在水体中对某些污染物发
挥着特殊的作用。主要介绍纳米吸附材料、纳米TiO：光催化技术和纳滤膜技术等。在水处理中应用纳米技术解决水污染问题
具有很大的发展潜能。
关键词纳米技术污水处理纳米吸附材料纳米Ti02光催化技术纳滤膜技术
中图分类号：)(703 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2013)02—093-03
l 纳米技术
所谓纳米技术⋯．是指在1～100纳米的尺度范围里，研
究电子、原子、分子和分子内的运动规律和特性的一项崭新
技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度
下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出
许多新的特性．而利用这些特性制造具有特定功能设备的技
术，就称为纳米技术。纳米技术包括纳米结构技术和纳米材
料技术2部分，其中。纳米结构技术是纳米技术中的高技术。
是在纳米的尺度范围内构架功能性结构。比如单电子开关、
纳米元器件等。纳米材料技术中，所谓纳米材料是指当物质
达到纳米尺度以后．物质的性能就会发生突变。出现特殊性
能。具有既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物
质的特殊性能。纳米材料在机械性能、磁、光、电、热等方面
与普通材料有很大的不同[2]，它具有辐射、吸收、催化、吸附
等新特性。许多科学家对纳米材料的这些新特性进行了专门
的研究．通过他们对水体中的某些污染物的特殊作用．表明
纳米技术在水处理技术方面将产生突破性的进展。
2纳米吸附材料
吸附剂业已广泛用于废水中无机盐和有机物的分离纯
化。纳米颗粒具有奇特的比表面效应和其表面易被官能团化
使之成为非常具有潜力的吸附剂。有人研究了多壁碳纳米管
对Pb(II)Cu(II)和Cd(II)的表面吸附，结果表明在室温下，
pH为5．0．离子平衡浓度为10mg／L时．纳米管可最大吸收
97．08mg／g Pb(II)，24．49mg／g Cu(II)，10．86mg／g Cd(II)。还有
人最近发展了一类新的氧化硒负载在碳纳米管上的吸附剂．
其表面积高达(189m2／g)，可对As(V)实现有效吸附。
Deliyanni等人制备和鉴定了一种[b—FeO(OH)]纳米晶体也
可吸附As(V)．作者同时发现此纳米晶体也能吸附Cr(VI)。
沸石可以有效吸附金属离子。Alvarez—Ayuso等人成功应用
合成的NaPl沸石去去除金属电镀工业废水中Zn(II)，Cu
(1I)和Cd(II)。，
3纳米TiO，光催化氧化技术
TiO：是一种有效的光催化剂，它不仅无毒害作用、氧化
还原性较强而且能有效吸收太阳光谱中的弱紫外辐射和具
有在较大DH值范围内，稳定性强等优点。但同时由于TiO：
的禁带宽度仅为3．2eV，以致TiO：只能吸收波长小于387nm
的弱紫外辐射．限制了太阳能的充分使用而且TiO：的光量
子效率不高，这就需要对TiO：光催化剂进一步完善。
纳米颗粒是一种极好的催化剂．由于其具有较小的尺
寸、较大的表面体积分数、表面与颗粒内部不同的化学键状
态和电子态、不全的表面原子配位等特点，增加了它的表面
活性位置．使它具备了作为催化剂的基本条件。研究发现，纳
米TiO，材料远远比一般的半导体催化效率高C3]．原因在于：
①量子尺寸效应致使材料的导带和价带能级变成分立能级，
使其能隙变宽。导带电位变得更负．价带电位变得更正，由
此，纳米TiO：粒子的氧化和还原能力变得更强。②纳米TiO：
粒子具有较小的粒径．与粗粒子相比．更容易从粒子内扩散
迁移到粒子表面，得失电子更简单．进而更有利于氧化和还
原反应的进行。纳米TiO：的催化活性远高于普通TiO：粉末，
既可作为还原催化剂也可作为氧化剂，纳米TiO：光催化氧
化技术利用自然光．在紫外光的照射下。催化分解细菌和污
染物，使水中的有机污染物彻底氧化降解为CO：和H20，完
成对水中污染物的清除。迄今为止⋯。已发现有数百种有机
污染物可通过纳米Ti0：的光催化氧化降解为无害的CO：和
H，0。该技术工艺简单、成本低廉，降解污染物速度快。降解
有机污染物的范围广，氧化条件温和而且无二次污染、能长
期有益于生态自然环境、是最具有开发前景的绿色环保技术
之一．同时应用范围较广．主要的研究应用如下：
3．1含油废水的处理
含油废水引中含有脂肪烃、多环芳烃、有机酸类、酚类等
有机物，这类有机物很难降解，采用纳米TiO：光催化氧化技
术，利用纳米TiO：的光催化降解功能，可以快速地降解这
类难降解有机物。赵文宽等人针对水面石油污染物和原油在
自然氧化过程中形成的有害共聚物．制备了一种漂浮型光催
化剂，其上载有TiO：粉体，在紫外光的照射下，这种光催化
剂能有效地起到抑制降解作用。
3．2有机磷农药废水的处理
我国目前农药产量的80％以上是有机磷农药．在其生产
过程中会产生大量的有毒废水．对该废水的处理一贯采用传
统的生化法处理．但经处理后的废水中仍含有大量的有机
磷，含量高达30mg／L。目前，张新容等人研究发现．采用纳米
TiO#Si02负载型复合光催化剂，能在其表面迅速富集有机磷
作者简介：张平(1974一)，男，广东顺德人，本科，环境工程中级工程师，主要从事环保工程设计工作。
万方数据 2粥'N02§
农药，若进行80rain的光照，可完全降解敌百虫。而且，颜秀
茹等人在利用纳米TiO#SiO，负载型复合光催化剂来降解敌
敌畏方面亦已取得了一定的成果．
3．3毛纺染整废水的处理
利用纳米TiO：的特殊作用，将玻璃填料的表面涂覆上
纳米TiO：膜，然后将其填充于玻璃反应器中．在反应器内毛
纺染整废水经光催化氧化循环处理．废水中的有机物将快
速被分解为CO：和H：O，完成对废水中有机污染物的清除。
同时，该技术具有简单、高效、节能、无二次污染等特点，且纳
米Ti02作为催化剂仍能继续使用，也无需分离后回收利用．
在工业上应用也较方便。
3．4氯代有机废水的处理
经日本东京大学野VI真研究表明r5]。采用纳米TiO，光催
化剂与臭氧联合处理废水中的3一氯酚．可完全去除废水中
所含的3一氯酚：试验表明．在陶瓷圆管的内表面涂覆纳米
TiO：光催化剂，并用其处理苯酚和三氯乙烯水溶液，亦可完
全分解苯酚和三氯乙烯。在英国，利用纳米TiO：光催化剂和
人工采光相结合．开发出的常温光催化技术．可将受污染的
水源及工业产生的废液中存在的多氯联苯类化合物完全降
解为CO：、H20和HCI，达成对氯代有机废水的处理。
3．5 纳米TiO，的光催化抗菌作用
传统水处理灭菌通常采用氯化法灭菌，一般像缸、Cu
等常用的杀菌剂，能起到杀菌的作用．但杀菌后会产生不被
消除的致命物质内毒素。该物质可导致伤寒、霍乱等。纳米
TiO，不仅能将细菌杀死．而且能够分解细菌死后产生的内毒
素，以防该致命物质危害的发生。实验表明，纳米TiO：对细
菌具有很强的灭杀能力．特别是对大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄
色葡萄球菌、芽杆、沙门氏菌和曲霉等。目前，在水处理灭菌
方面，将越来越广泛地利用纳米TiO：和太阳光进行灭菌的
技术。
4纳滤膜在水处理中的应用
纳滤(Nanofitration，简称NF)是一种新型膜分离过程，
在20世纪80年代中期开始发展起来．由压力驱动，介于反
渗透(RO)和超滤(UF)之间，有时也被称作疏松反渗透。NF
膜的孔径在纳米级范围内．其一般为1～5nm。其中存在真正
的微孔．通常分离的溶解组分．其相对分子量范围为100～
1000，分子尺寸约为1。即截留分子量大于100的有机物，允
许小分子的有机物通过：同时NF膜对二价及多价离子的截
留效果明显好于对单价离子的截留效果．以致它能有效去除
二价及多价离子，但无法有效去除单价离子。由于NF膜允
许小分子有机物及大部分单价离子通过．使得NF膜所需的
操作压力较低，通常为0．5—1．5MPa[6]：且具有高的膜通量。同
时，NF膜技术，可运行在高温、酸、碱等苛刻条件下，具有耐
污染，低能耗、低设备运行费用等优点，甚至可进一步降低费
用．通过结合其他污水处理过程．也可进一步提高处理效果，
在一些方面可很好地替代传统的水处理技术．是一种绿色环
保的水处理技术。目前．NF发展迅速．在世界膜分离领域，已
受到人们的广泛关注。NF膜技术在废水处理方面．具有越来
越大的应用前景．
4．1 日用化工废水的处理
通过对处理日用化工废水进行的研究表明．利用NF
膜处理该类废水，NF膜具有耐酸碱．截留率高．重金属去除
效果好，不会产生膜污染等优点。与反渗透技术相比。NF膜
的运行费用较低且对小分子有机物具有良好的去除效果．
据估计90％以上的日用化工废水处理可能会使用NF膜处
理。
4．2杀虫剂废水的处理
通常要去除污染水中的低分子有机农药不能采用一般
的水处理方法．因其处理效果较差。通过利用NF膜截留污
染水中的不含酚杀虫剂的研究发现．NF膜对二氯化物以外
的其他不含酚杀虫剂的截留率均较高，通常在96．7％以上，
在NF膜上的吸附能力也受其疏水性的变化而变化。同样利
用NF膜处理含酚杀虫剂的污染水也具有很好的处理效果。
4．3化纤、印染工业废水的处理
对印染过程中的排水可以用NF脱除和回用废水中存
在的染料和助剂。进行染料聚合浆料处理时，由于NF膜允
许小分子物质或部分无机盐通过．而大多数染料的分子量较
大，通常为几百到几千，因此采用NF膜处理含染料浆液后，
可截取到分子量较大的染料分子．染料可以得到富集．而
降低无机盐的浓度．通常脱盐率在98％以上，染料的损失率
低于0．1％。另外。在纤维加工过程中产生的含油废水也可
以用NF进行处理和回收再利用。
4_4生活污水的处理
在处理生活污水时．采用生物降解和化学氧化相结合的
处理方法．并在此基础上增加一个NF膜处理[73．可允许能
被微生物降解的小分子(分子量小于100)物质透过．而截留
下不能被微生物降解的大分子(分子量大于100)物质，被截
留下来的大分子物质经化学氧化后变为小分子物质再生物
降解．如此既可以降低活性炭或氧化剂的使用也可以减少
最终残留物的含量．能够更好地进行生物降解。
4．5造纸废水的处理
造纸废水的传统处理方法为化学处理法．为更有效地去
除水中的深色木质素，可采用NF膜技术。NF膜带有负电
性．由于漂白木浆的过程中会产生带负电的氯化木质素．因
此NF膜容易截留该物质，且不会污染NF膜。此外，由于
没有严格要求在整个处理过程中的阳离子(Na+)的去除率，
因此采用NF膜技术足以达到处理要求。对牛皮纸制造过程
中产生的废水．采用NF处理可达到很好的效果。
5展望
近10a来．有关纳米材料的制备和应用的研究正越来越
广泛，纳米技术发展迅速。据有关报道，纳米净水剂是一种
新型的净水剂。具有很强的吸附能力，通常其吸附能力能达
到普通净水剂的10～20倍，能有效地去除污水中的异味、铁
锈及悬浮物等污染物。过滤设备，若具有纳米孔径，还能除
去水中的细菌、病毒等。与常规材料相比，因纳米材料具有其
所不具有的特性．致使纳米材料的研究与应用迅速发展于各
(下转第96页)
万方数据 2013．N0．2．0
图l 组合式生物滤池构造图
无动力生物滤池可与
人工湿地组合使用．
有条件的场所可加装
太阳能曝气、风能曝
气[1’扪．以提高其处理
效果。该技术高效、低
一耗、运行费用低。出水
可回用．节约了水资
、源。
2．2人工潜流湿地
。湿地是由水和生
长着水生植物的土地
形成的一个生态系
统．人工湿地利用湿
地系统内部良好的循环。对污水有很强的净化效果。而且具
有较好的生态效益和景观效果．可广泛应用于处理各种类型
的污水。包括生活污水、工业废水、河湖库水质改善等多方
面。是投资低廉、节能低耗的污水处理实用技术。人工潜流湿
地是将污水有控制地投配到生长着植物的土地上．利用土壤
基质、植物和微生物等的作用处理污水的一种污水自然处理
系统。当污水流过时，经砂石、土壤过滤，植物的富集吸收，植
物根际微生物活动等多种作用，使水质得到净化。污水在湿
地床表面下经水平和垂直方向渗滤流动．通过植物传递到根
系的氧气有助于污水的好氧处理．并可以充分利用填料表面
生长的生物膜、丰富的植物根系及表层土和填料进行土壤的
物理、化学和土壤微生物的生化作用等．提高处理效果和处
理能力；同时系统具有水力负荷高，净化效果良好，受温度影
响较小，处理效果及卫生条件较好等特点。人工潜流湿地分
为垂直流、水平流与混合流3种，根据不同的治理条件选择
使用。经常配套使用无动力式生物滤池作为预处理理手段和
人工湿地两种工艺组合进行污水处理．其效果较为明显也比
较稳定。
设投资大约是城市污水处理厂的2／3。运行管理费则是1／8
至1110。
(2)具有强大的生态修复功能。它不仅具有涵养水源、均
化洪水、降解污染物、保护生物多样性的特点．还具有吸收
SO：、CO：、氮氧化物、增加氧气、净化空气、消除城市热岛效
应、光污染和吸收噪声等环境调节功能。
(3)保护野生动物和提高景观美学价值。人工湿地能够
控制土壤侵蚀、防风护堤，是众多野生濒危动植物特别是珍
稀水禽的栖息、繁殖、迁徙、越冬集聚之地，对保护野生动物
和提高局部地区景观的美学价值有很大的益处。
人工潜流湿地是最贴近自然、符合生态学原理、满足绿
色环保要求的污水处理工艺。既可以单独用于污水处理。也
可以作为后续措施对处理后的污水进行深度处理．具有广泛
的应用前景。
3工程实践案例
西北地区铁路沿线中小型车站近年来大量使用无动力
式生物处理技术对其铁路沿线车站污水进行处理。天平铁
路、兰州枢纽、敦煌至格尔木铁路等沿线中小车站，设计时均
采用了无动力式生物处理技术。
4结语
无动力式生物处理技术将生物技术和生态技术用于铁
路中小型车站进行污水处理。具有工艺简单、投资及运行费
用少、处理效果好、无人值守、中水可回用等诸多优势，体现
了以人为本、环境友好的治污理念，是我国实现清洁小流域、
保护水资源、污水资源化的适宜技术手段。无动力式污水处
理技术广泛应用于分散点源式污水处理场合．因其无动力
消耗、无运行和维护费用、无需人员值守且处理效果显著的
优势．有效解决了当地的水污染治理和中水回用问题，节约
了大量的财政支出。
参考文献
1 苏利茂。等．无动力式生活污水净化装置的技术分析．北京水务。
2007(3)
人工湿地具有如下优点： 2沈东升，贺永华，冯华军，等．农村生活污水地埋式无动力厌氧处理
(1)建设成本及运行管理费用低廉。人工湿地的工程建技术研究．农业工程学报，2005，21(7)
美国重视发展“绿色工作岗位”
美国在经历了高速发展之后。也出现可持续发展问题，
早在上世纪70年代．美国政府就已经开始研究可持续发展
问题。开始大量设置“绿色工作岗位”，该岗位都与可持续发
展有关。如华盛顿州目前已有4．7万个“绿色工作岗位”，美
国全国从2005～2010年，“绿色工作岗位”增长13倍。大大促
进可持续行业的发展。

网友评论 more

环境保护论文最新内容

03-05