91高清自产国产拍,无码免费A级毛片大全,日本 欧美 国产中文字幕,99re热视频这里只有精品视频首页

纳米材料在废水处理中的应用


水是人类生活和生产中不可缺少的物质。随着工业的发展,水污染问题越来越严重。例如,工业生产中的重金属(如 Pb2+、As3+、Cu2+、Cr6+、Cd2+、Co3+、Mn2+、Hg2+等)随着工业废水的排放进入自然水体,造成水体重金属污染。即使在低浓度下,重金属也会对微生物产生显著的毒性。废水排放带来的一系列问题正在引起人们的重视。


在过去的几十年里,纳米材料得到了积极的研究和开发,并成功地应用于催化、医学、传感、生物学等诸多领域。特别是纳米材料在水和废水处理方面的应用受到了极大的关注。由于纳米材料尺寸小,因而具有较大的比表面积,因此具有很强的吸附能力和反应活性。更重要的是,纳米材料在溶液中的迁移率高。因此, 各种纳米材料在去除重金属(图 1)、有机污染物、无机阴离子、细菌等方面都取得了巨大成功。基于大量的研究,纳米材料在水和废水处理方面显示出巨大的应用前景。目前,研究最广泛的用于水和废水处理的纳米材料主要包括零价金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒和碳纳米材料。


图 1:基于磁性纳米颗粒的磁分离器用于废水处理示意图


纳米材料在水和废水处理中的应用

银纳米粒子

银纳米颗粒(银纳米粒子)对微生物具有高度毒性,因此对包括病毒、细菌和真菌在内的多种微生物具有很强的抗菌作用。银纳米粒子作为一种良好的抗菌剂,已广泛应用于水的消毒。例如,将银纳米粒子添加到由粘土和锯末组成的陶瓷过滤器中,可以提高大肠杆菌的去除效率。研究还发现,孔隙率较高的过滤器比孔隙率较低的过滤器对细菌的去除率更高。


铁纳米粒子

各种零价金属(如铁)纳米粒子具有不同的标准还原电位。相对于许多氧化还原性污染物,纳米零价铁具有作为还原剂的良好潜力。尽管还原能力较弱,但与其他金属相比,铁在水污染处理中的应用具有许多突出优势,包括出色的吸附性能、沉淀和氧化(在溶解氧存在的情况下)以及低成本。因此,纳米零价铁(nZVI)纳米粒子一直是研究最为广泛的零价金属纳米粒子。


锌纳米颗粒

尽管大多数关于零价金属纳米颗粒在水和废水处理中降解污染物的研究都集中在铁上,但锌也被认为是一种替代品。与铁相比,锌具有更负的标准还原电位, 是一种更强的还原剂。因此,锌纳米颗粒对污染物的降解速度可能比nZVI更快。


TiO2纳米粒子

自1972年Fujishima和Honda观察到水在TiO2半导体电极上的电化学光解作用

以来,光催化降解作为一种新兴的、有前景的技术引起了人们的广泛关注。近年来,光催化降解技术已成功应用于水和废水中的污染物降解。在光和催化剂的存在下,污染物可逐渐氧化成低分子量的中间产物,最终转化为CO2、H2O,以及NO3-、PO43-、Cl-等阴离子。TiO2纳米粒子的光催化特性能够杀死多种微生物,如革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌,以及真菌、藻类、原生动物和病毒。


氧化锌纳米颗粒

在光催化领域,除了TiO2纳米粒子外,氧化锌纳米粒子因其在近紫外光谱区具有较大的禁带宽度、较强的氧化能力和良好的光催化性能等独特的特性而成为水和废水处理的另一个有效候选者。此外,氧化锌纳米粒子具有环境友好性,因为它们与生物兼容,这使得它们适用于水和废水的处理。


氧化铁纳米颗粒

近年来,由于氧化铁纳米颗粒的简单和可用性,人们对其用于去除重金属的兴趣越来越大。磁性磁铁矿(Fe3O4)、磁性磁铁矿(γ-Fe2O4)和非磁性赤铁矿(α-Fe2O3)常被用作纳米吸附剂。例如,Fe3O4纳米颗粒通常包埋在一层无机、有机或无机-有机化合物中,形成核壳结构,既避免了纳米颗粒的团聚,又通过增加表面的吸附官能团来提高复合颗粒的吸附性能。


碳纳米材料

碳纳米材料(CNM)用于水和废水处理的优势在于其吸附各种污染物的能力强,动力学快,比表面积大,对芳烃有选择性。CNM有几种形式,如碳纳米管(CNTs)、碳珠、碳纤维和纳米多孔碳。其中,CNTs是近年来最受关注和发展最快的材料。


参考文献

1. Koehler, F. M., Rossier, M., Waelle, M., Athanassiou, E. K., Limbach, L. K., Grass, R. N., ... & Stark, W. J. (2009). Magnetic EDTA: coupling heavy metal chelators to metal nanomagnets for rapid removal of cadmium, lead and copper from contaminated water. Chemical Communications, (32), 4862-4864.https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2009/cc/b909447d/unauth

2. Sanchez-Dominguez, M., & Rodriguez-Abreu, C. (Eds.). (2016). Nanocolloids: A meeting point for scientists and technologists. Elsevier.?https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801578-0.00007-2

3. Lu, H., Wang, J., Stoller, M., Wang, T., Bao, Y., & Hao, H. (2016). An overview of nanomaterials for water and wastewater treatment. Advances in Materials Science and Engineering, 2016. https://doi.org/10.1155/2016/4964828


阿拉丁:http://www.cqqhjy.com

91高清自产国产拍,无码免费A级毛片大全,日本 欧美 国产中文字幕,99re热视频这里只有精品视频首页

品牌简介

{转码主词}