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纳米技术在水处理方面的应用
摘要：随着人们对环境的日益重视以及对水质要求的提高，以及纳米技术研究的不断深入， 纳米技术及材料在环境保护领域尤其是水处理方面的应用也会越来越广泛。纳米光催化技 术、纳滤膜技术、纳米还原性技术及纳米吸附性技术在散迁移到粒子表面，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 TiO2的催化活性远高于普通TiO2粉末，既可作为还原催化剂也可作为氧化剂。迄今为止， 已发现有数百种有机污染物可通过纳米TiO2的光催化氧化降解为无害的CO2和H 20。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。
（2）纳米过滤技术
纳米过滤（NF）是由压力驱动，介于反渗透（R0）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；且具有咼的膜通量。同时，NF膜技术，可运彳丁在咼温、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。
纳米吸附剂
对于纳米粒子的吸附机理，目前普遍认为，纳米粒子的吸附作用主要是由于粒子表面羟 基的作用。纳米粒子表面的羟基能够和某些阳离子键合，从而实现对金属离子和有机物的吸 附，另外纳米粒子的大比表面积也是其具有吸附作用的重要原因。利用纳米材料的吸附性 能,可吸附消除水中的多种有害污染物从而达到净化水的目的。目前应用于水处理方面的纳 米吸附性材料主要有碳纳米管、纳米SiO2等。
另外还有一种纳米复合吸附剂。酵母菌对水体中的重金属离子有较强的吸附能力，纳米 TiO2也具有优越的吸附能力，两者通过生物包埋剂制成复合吸附剂。纳米TiO2复合吸附剂 对重金属离子的吸附更强，是两者在共同吸附过程中产生了协调作用。不过，由于纳米TiO2 一酵母复合吸附剂是生物类的吸附剂，它的吸附率受废水的pH、吸附温度的影响。
纳米传感器
纳米传感器是结合了微加工和纳米加工，从而制造出小型、可携带且精确度高的传感器, 用于探测水中单个细胞的化学和生物化学物质。几个研究共同体正对这类装置进行实地测 试，而且一些装置有望很快商品化。例如，美国宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组已经开 发出利用硅片上的纳米导线探测水中的砷的方法。
三、 纳米技术存在的问题
首先，纳米技术跨越到商业应用是复杂的，而且对大多数发展中国家仍然是一个遥远的 目标。仅仅是大量生产用于工业应用的纳米材料本身，就是一种挑战，而且这可能很昂贵。
其次，纳米材料在处理和使用时也可能产生问题。极为微小的尺寸让它们很容易通过空 气传播，而且很难控制。它们未知的环境和健康风