纳米材料在水处理中的应用_孙伟民
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（ 西北工业大学理学院应用化学系 ， 陕西 西安 710072 ） 要： 本文综述了光催化纳米材料二氧化钛 、 纳滤膜、 碳纳米管、 纳米零价铁和膨润土这五种常见的纳米材
污水处理、 海水淡化、 海洋环境污染治理等领域中的应用 ， 对纳米材料 料的特点及其在微污染水源给水处理 、 在水处理中的发展前景做出了展望 。 关键词：水处理； 纳米材料； 环境保护 中图分类号：X703． 1 文献标识码：A
［11 ］ 化物复合材料用来去除水中的重金属 。 对有机物的吸附： 碳纳米管对有机物吸附效 2
碳纳米管- TiO2 电极比 TiO2 电极具有更高的降 解速率。另外， 碳纳米管也可直接作为某些有机 污染物降解的催化剂。
4
纳米零价铁
零价铁最早出现在水处理领域是在上个世 纪八十年代， 有报道称零价铁可以还原去处水中 的氯代物， 之后在水处理技术领域对于零价铁的 研究成为一个热点。零价铁有以下特性： 比表面
2011 年 8 月
材
料
开来自百度文库
发
与
应
用
· 65·
1545 （ 2011 ） 04006505 文章编号：1003-
综
述
近年来， 随着现代工业的高速发展， 大量未 经处理或处理未达标的污水直接排放， 对水环境 造成剧烈的破坏， 导致水质恶化， 水质型缺水问 中国城市污水处理率 题日益突出。据调查显示， 只有 36% ， 大量未经处理的污水直接排放， 成为 城市环境的二次污染源， 致使 82% 的江河、 湖泊、 45% 城市地下水遭受到不同程度的污染， 全国七 大水系和 47000 多公里的河段均受不同程度的 污染。在这种危急的形势下， 水处理技术急迫需 。 ， 要快速的发展 然而 传统的水处理工艺如吸附 法、 活性污泥法等随着时间的推移， 显示出了各 自的弊端， 如能耗高、 处理效率低、 产生二次污染 物等等。而近些年， 随着科学技术的进步， 水处 理技术的革新已不单纯的是传统处理工艺技术 方面的发展， 很多新材料在水处理中的应用， 更 使得水处理技术迅速发展。 而众多水处理应用 的材料中， 纳米材料作为尖端材料的代表， 以其 优越的性能， 广阔的发展空间， 尤其引人注 目。 纳米材料在微污染水源给水处理、 污水处理、 海 水淡化和海洋环境工程治理中愈来愈显示其独 受到了大家的青睐。 特的优势， 我们国家的纳米材料研究开始于上世纪 80 年代， 应用的主要领域是陶瓷、 催化、 生物、 医药
收稿日期：2011 － 03 － 01
1972 年生， 作者简介：孙伟民， 男， 河南洛阳人， 讲师， 博士生， 研究方向为水处理功能高分子材料及污水处理与资源化 E － mail： outcast191@ 163． com。 利用，
摘
纳米材料在水处理中的应用
孙伟民， 张广成， 李 俨， 李东东， 李佩佩， 刘柏辰， 张 叠
［ 2 ］ 在能源、 绿色化学方面显示出其独特的功效 。 ［3 ］ 纳米光催化材料有以下的特点 ： 降解没有
选择性，能使有害物质完全分解，不会产生二次 污染可以在常压下操作， 反应条件温和， 降低操 作难度， 不需要大量消耗除光以外的其他物质， 可以降低能量、 原材料的消耗而达到除毒、 脱色、 去臭的目的。 光催化剂具有廉价、 无毒、 稳定以 及可以重复利用等特点。 因此很多专家预测纳米光催化材料将是未 来水处理技中的主力军， 常见的纳米光催化材料
［7 ］
3 碳纳米管（ Carbon Nanotubes， CNTs）
1991 年日本 NEC 公司的饭岛纯雄首次发现 ［9 ］ 被命名为碳纳米管 。 碳 了一种晶形碳素材料， 纳米管具有独特的纳米管状微观结构及其大比 表面积、 丰富孔隙结构、 独特导电性能等特性， 因 此在水处理材料领域受到关注， 逐渐被用作吸附 材料、 催化剂和吸附 剂 的 载 体 材 料 以 及 催 化 材 料， 并得到了广泛的应用。 3. 1 吸附材料 碳纳米管成为良好的吸附材料的基础是其 大的比表面积及其丰富的孔隙结构， 目前制备的 碳纳米管的比表面积一般在 15 - 400 m / g。 其 用作吸附材料也是目前碳纳米管最重要的研究 ［10 ］ 方面 。 对无机物的吸附： 碳纳米管本身对无机物具 有吸附功能， 但效果不如对有机物的吸附， 尤其 是对重金属的吸附效果不好。 经化学氧化法处 理后， 在表面引入了羟基、 羧基等化学基团的碳 纳米管对于无机物的吸附效果更好。 也有学者 研究将碳纳米管的吸附性能与磁性金属氧化物 的分离性能结合起来， 制备碳纳米管磁性金属氧
共混法
荷电化法
复合法
第 26 卷第 4 期
孙伟民等： 纳米材料在水处理中的应用
· 67·
2. 3
纳滤膜的在水处理中的应用领域 纳滤膜目前主要的应用领域有： 饮用水的处
［4 ］
固相萃取柱， 用于萃取环境水样中的磺酰脲类除 草剂甲磺隆、 氯磺隆、 苄嘧磺隆、 吡嘧磺隆以及氯 嘧磺隆； Suárez 等固定羧基化单壁纳米碳管， 通过毛细管电泳分析， 检测了尿样中的非甾醇类 抗生素药物。经研究表明， 碳纳米管对有机物的 吸附效果与水质条件、 表面性质和吸附质分子性 质都有关， 其中一般表面富含含氧官能团的碳纳 米管对有机污染物吸附效能下降， 而表面具疏水 性的碳纳米管有利于对有机污染物吸附 。 3. 2 载体材料 碳纳米管的机械强度大， 化学性质稳， 而且 ， 具有大的比表面积和独特的一维纳米结构 吸附 剂和催化剂均可在其表面高度分散， 因此碳纳米 ［14 ］ 管可以用作良好的载体材料。 Di 等 用碳纳米 实验发现， 碳纳 管负载氧化铈制成除铬吸附剂， 米管负载氧化铈对铬吸附量可达 30. 2mg / g。 而 在水处理方面， 碳纳米管负载催化剂的研究并非 热点， 大多数的成果是在贵金属催化活性组分负 载于碳纳米管表面制成有机物催化湿式降解催 化剂方面。 3. 3 催化材料 碳纳米管是电子的良导体， 可以有序地导出 电子， 因此， 将碳纳米管与光催化活性材料复合 制备复合光催化材料， 则碳纳米管可降低复合材 料中的电子积累， 从而降低空穴与电子的复合几
纳滤膜的制备方法
制作特点
转化法
通过调节超滤膜或反渗透膜的制膜工艺将超滤膜表层致密化或将反渗透膜表层疏松化而制得纳 滤膜 将 2 种或 2 种以上的高聚物进行液相共混 ， 在相转化成膜时， 利用他们之间的协同效应制成具有纳米 级表层孔径的合金纳滤膜 如表层化学处理、 荷电材料通过液固相转化法直接成膜， 含浸法。荷电化法往往 荷电化的方法很多， 和其他方法共同结合使用以使膜的耐压密性 、 抗污染性、 耐酸碱性、 选择性得以提高 在微孔基膜复合上一层具有纳米级孔径的超薄层 。 这是目前用得最多也是较有效的制备纳滤膜的 方法， 包括微孔基膜和超薄层的制备
2+ 积大； 电 负 性 大， 电 极 电 位 E0 （ Fe / Fe ） = － 0. 44 V； 具有很强的还原性， 在一定 pH 下， 还原 3+ 生成的 Fe 会生成氢氧化物， 具有吸附和絮凝作 用。而纳米零价铁除了具备以上的性质外， 具有
果很好， 也是是目前研究的重点。 在染料废水， 农药和药物产生的环境有机污染物等方面已经 ［12 ］ 有效应用。 Niu 等 应用单壁纳米碳管装填的
［15 ］ 提高光催化活性。 Gao 等 采用碳纳米管率， TiO2 复合电极对甲基蓝进行光电催化降解， 发现 ［13 ］
其中最主要的应用是水的软化处理 ， 水的 理， ［5 ］ ［6 ］ 淡化处理 。Hilal 研究了纳滤操作条件和不 同截留分子量的纳滤膜对海水的截留性能， 实验 表明， 纳滤能够降低部分含盐量。 工业废水的处 理， 如纺织废水、 食品工业废水、 制革废水、 电镀 废水等。如 Sahinkaya 等 确定了棉纺厂废水的 生化法纳滤联合工艺， 纳滤能够使 COD 的去除 为 80% ～ 100% ， 脱盐率约 65% ， 产水达到回用 ［8 ］ 。 标准 刘久清 等以废水处理和金属回用为目 的， 研究了络合超滤纳滤耦合过程处理铜电镀 工业废水， 实验结果显示经过纳滤浓缩的铜电镀 废水， 可回收铜金属， 而滤过液可达到回用水的 标准。
而在水处理技术方面， 纳米材料的研究与应用 等， 则起步相对较晚。但发展很快， 相信在纳米和水 纳米材料在水处 处理科技工作者的共同努力下， 理技术中的应用， 必然给水处理技术带来巨大 变革。
1
— —纳米 TiO2 纳米光催化材料—
纳米光催化材料大多是金属氧化物或硫化物 等半导体材料， 它们具有特殊的电子结构， 它们在 将反应物还原或 光激发下所产生的电子和空穴， 氧化， 从而使污染物得到降解， 并最终完全矿化为 CO2 、 H2 O 和毒性小的有机物和无机离子等， 因此
类 别
［ 3 ］
体表面产生缺陷， 增加表面活性中心的数量， 从 ［5 ］ 而提高催化活性 。
2
纳滤（ NF） 膜
纳滤 （ Nanofitration， 简称 NF ） 是 20 世纪 80
年代中期发展起来的一种介于反渗透与超滤之 间的新型膜分离过程。 NF 膜孔径在 1nm 以上， 2nm； 对 溶 质 的 截 留 性 能 介 于 反 渗 透 一般 在 1（ RO） 与超滤 （ UF ） 膜之间； RO 膜几乎对所有的 溶质都有很高的脱除率， 但 NF 膜只对特定的溶 NF 具有 质具有高脱除率。相比于反渗透 （ RO ） ， 设备投资低， 能耗低的优点。 2. 1 纳滤膜的性能特点 对无机离子的去除： NF 膜对电荷高的离子 去除率高于电荷低的离子， 对同价态无机离子、 阴离子的去除率 略 高 于 阳 离 子 的 去 除 率， 这与 NF 膜带负电有一定的关系， 而在一定适当的压 力范围内， 去除率随压力升高变化不大。 对水中有机物的去除： 经实验表明， 以苯酚 类、 脂肪烃、 羧酸、 酰胺类等为代表的有机物， 绝 大部分都能被 NF 膜去除。被去除的有机物主要 是非极性的脂肪烃和疏水基占优势的邻苯二甲 酸酯， 以及部分含有极性基的羧酸和酰胺， 对多 500 之间的有机物有较高 价离子和分子量于 200的脱除率。 2. 2 纳滤膜的制备方法 纳滤膜的制备关键是合理调节膜表面的疏 松程度， 以形成大量具有纳米级的表层孔。 纳滤 膜的制备方法见表 1 。
· 66·
材
料
开
发
与
应
用
2011 年 8 月
ZnO 、 BiVO4 、 Al2 O3 等。 其中纳米 TiO2 有： TiO2 、 活性高， 热稳定性好， 成本低， 安全无毒， 是现在 研究最广， 最被看好的材料。 在紫外光照射下，纳米 TiO2 表面会产生氧化 能力极强的羟基自由基（ ·OH） ，使水中的有机污 染物氧化降解为无害的 CO2 和水。目前纳米 TiO2 主要的应用领域有化工废水、 染料废水、 农药废 水、 含油废水、 造纸废水等有机废水的处理。 例 如： 赵文宽等以煤灰中的漂珠为载体、 钛酸丁酯为 原料， 制备了一种载有纳米 TiO2 粉体的漂浮型光 催化剂， 在紫外光或太阳光直接照射下， 能有效降 解水面石油污染物。同济大学李田等将纳米 TiO2 固定于玻璃纤维网上形成催化膜， 用于深度净化 饮用水 。经处理的自来水中有机物总量去除率 19 种优先污染物中有 5 种被完全去 达 60% 以上， 除， 其他有机物的浓度也基本降至检测限以下， 同 时细菌总量明显减少， 处理水质达到了安全饮用 在无机物的处理方面， 纳米 TiO2 可 的要求。另外， 以吸附高氧化态汞、 银、 铂等贵重金属离子， 而无 机离子在纳米粒子表面具有光化学活性， 从而在 光催化下被还原为细小的金属晶体， 被催化剂吸 毒性因此被大大降低。 附， TiO2 光催化材料的稳定性很好， 目前， 但是 量子效率低， 主要利用的是仅占太阳光辐射总量 4% 左右的 387. 5nm 以下的紫外光。 因此， 在大 规模应用时， 考虑到成本， 基建可行性等因素， 扩 可行的方法， 也是 大 TiO2 光催化响应光谱范围， 最具挑战的课题就是 TiO2 改性。 目前在研究中 的方法有： 表面光敏化、 表面处理、 复合薄膜、 聚 、 ， TiO 合物改性 炭黑造孔等 通过引入杂质使 2 晶 表1
污水处理、 海水淡化、 海洋环境污染治理等领域中的应用 ， 对纳米材料 料的特点及其在微污染水源给水处理 、 在水处理中的发展前景做出了展望 。 关键词：水处理； 纳米材料； 环境保护 中图分类号：X703． 1 文献标识码：A
［11 ］ 化物复合材料用来去除水中的重金属 。 对有机物的吸附： 碳纳米管对有机物吸附效 2
碳纳米管- TiO2 电极比 TiO2 电极具有更高的降 解速率。另外， 碳纳米管也可直接作为某些有机 污染物降解的催化剂。
4
纳米零价铁
零价铁最早出现在水处理领域是在上个世 纪八十年代， 有报道称零价铁可以还原去处水中 的氯代物， 之后在水处理技术领域对于零价铁的 研究成为一个热点。零价铁有以下特性： 比表面
2011 年 8 月
材
料
开来自百度文库
发
与
应
用
· 65·
1545 （ 2011 ） 04006505 文章编号：1003-
综
述
近年来， 随着现代工业的高速发展， 大量未 经处理或处理未达标的污水直接排放， 对水环境 造成剧烈的破坏， 导致水质恶化， 水质型缺水问 中国城市污水处理率 题日益突出。据调查显示， 只有 36% ， 大量未经处理的污水直接排放， 成为 城市环境的二次污染源， 致使 82% 的江河、 湖泊、 45% 城市地下水遭受到不同程度的污染， 全国七 大水系和 47000 多公里的河段均受不同程度的 污染。在这种危急的形势下， 水处理技术急迫需 。 ， 要快速的发展 然而 传统的水处理工艺如吸附 法、 活性污泥法等随着时间的推移， 显示出了各 自的弊端， 如能耗高、 处理效率低、 产生二次污染 物等等。而近些年， 随着科学技术的进步， 水处 理技术的革新已不单纯的是传统处理工艺技术 方面的发展， 很多新材料在水处理中的应用， 更 使得水处理技术迅速发展。 而众多水处理应用 的材料中， 纳米材料作为尖端材料的代表， 以其 优越的性能， 广阔的发展空间， 尤其引人注 目。 纳米材料在微污染水源给水处理、 污水处理、 海 水淡化和海洋环境工程治理中愈来愈显示其独 受到了大家的青睐。 特的优势， 我们国家的纳米材料研究开始于上世纪 80 年代， 应用的主要领域是陶瓷、 催化、 生物、 医药
收稿日期：2011 － 03 － 01
1972 年生， 作者简介：孙伟民， 男， 河南洛阳人， 讲师， 博士生， 研究方向为水处理功能高分子材料及污水处理与资源化 E － mail： outcast191@ 163． com。 利用，
摘
纳米材料在水处理中的应用
孙伟民， 张广成， 李 俨， 李东东， 李佩佩， 刘柏辰， 张 叠
［ 2 ］ 在能源、 绿色化学方面显示出其独特的功效 。 ［3 ］ 纳米光催化材料有以下的特点 ： 降解没有
选择性，能使有害物质完全分解，不会产生二次 污染可以在常压下操作， 反应条件温和， 降低操 作难度， 不需要大量消耗除光以外的其他物质， 可以降低能量、 原材料的消耗而达到除毒、 脱色、 去臭的目的。 光催化剂具有廉价、 无毒、 稳定以 及可以重复利用等特点。 因此很多专家预测纳米光催化材料将是未 来水处理技中的主力军， 常见的纳米光催化材料
［7 ］
3 碳纳米管（ Carbon Nanotubes， CNTs）
1991 年日本 NEC 公司的饭岛纯雄首次发现 ［9 ］ 被命名为碳纳米管 。 碳 了一种晶形碳素材料， 纳米管具有独特的纳米管状微观结构及其大比 表面积、 丰富孔隙结构、 独特导电性能等特性， 因 此在水处理材料领域受到关注， 逐渐被用作吸附 材料、 催化剂和吸附 剂 的 载 体 材 料 以 及 催 化 材 料， 并得到了广泛的应用。 3. 1 吸附材料 碳纳米管成为良好的吸附材料的基础是其 大的比表面积及其丰富的孔隙结构， 目前制备的 碳纳米管的比表面积一般在 15 - 400 m / g。 其 用作吸附材料也是目前碳纳米管最重要的研究 ［10 ］ 方面 。 对无机物的吸附： 碳纳米管本身对无机物具 有吸附功能， 但效果不如对有机物的吸附， 尤其 是对重金属的吸附效果不好。 经化学氧化法处 理后， 在表面引入了羟基、 羧基等化学基团的碳 纳米管对于无机物的吸附效果更好。 也有学者 研究将碳纳米管的吸附性能与磁性金属氧化物 的分离性能结合起来， 制备碳纳米管磁性金属氧
共混法
荷电化法
复合法
第 26 卷第 4 期
孙伟民等： 纳米材料在水处理中的应用
· 67·
2. 3
纳滤膜的在水处理中的应用领域 纳滤膜目前主要的应用领域有： 饮用水的处
［4 ］
固相萃取柱， 用于萃取环境水样中的磺酰脲类除 草剂甲磺隆、 氯磺隆、 苄嘧磺隆、 吡嘧磺隆以及氯 嘧磺隆； Suárez 等固定羧基化单壁纳米碳管， 通过毛细管电泳分析， 检测了尿样中的非甾醇类 抗生素药物。经研究表明， 碳纳米管对有机物的 吸附效果与水质条件、 表面性质和吸附质分子性 质都有关， 其中一般表面富含含氧官能团的碳纳 米管对有机污染物吸附效能下降， 而表面具疏水 性的碳纳米管有利于对有机污染物吸附 。 3. 2 载体材料 碳纳米管的机械强度大， 化学性质稳， 而且 ， 具有大的比表面积和独特的一维纳米结构 吸附 剂和催化剂均可在其表面高度分散， 因此碳纳米 ［14 ］ 管可以用作良好的载体材料。 Di 等 用碳纳米 实验发现， 碳纳 管负载氧化铈制成除铬吸附剂， 米管负载氧化铈对铬吸附量可达 30. 2mg / g。 而 在水处理方面， 碳纳米管负载催化剂的研究并非 热点， 大多数的成果是在贵金属催化活性组分负 载于碳纳米管表面制成有机物催化湿式降解催 化剂方面。 3. 3 催化材料 碳纳米管是电子的良导体， 可以有序地导出 电子， 因此， 将碳纳米管与光催化活性材料复合 制备复合光催化材料， 则碳纳米管可降低复合材 料中的电子积累， 从而降低空穴与电子的复合几
纳滤膜的制备方法
制作特点
转化法
通过调节超滤膜或反渗透膜的制膜工艺将超滤膜表层致密化或将反渗透膜表层疏松化而制得纳 滤膜 将 2 种或 2 种以上的高聚物进行液相共混 ， 在相转化成膜时， 利用他们之间的协同效应制成具有纳米 级表层孔径的合金纳滤膜 如表层化学处理、 荷电材料通过液固相转化法直接成膜， 含浸法。荷电化法往往 荷电化的方法很多， 和其他方法共同结合使用以使膜的耐压密性 、 抗污染性、 耐酸碱性、 选择性得以提高 在微孔基膜复合上一层具有纳米级孔径的超薄层 。 这是目前用得最多也是较有效的制备纳滤膜的 方法， 包括微孔基膜和超薄层的制备
2+ 积大； 电 负 性 大， 电 极 电 位 E0 （ Fe / Fe ） = － 0. 44 V； 具有很强的还原性， 在一定 pH 下， 还原 3+ 生成的 Fe 会生成氢氧化物， 具有吸附和絮凝作 用。而纳米零价铁除了具备以上的性质外， 具有
果很好， 也是是目前研究的重点。 在染料废水， 农药和药物产生的环境有机污染物等方面已经 ［12 ］ 有效应用。 Niu 等 应用单壁纳米碳管装填的
［15 ］ 提高光催化活性。 Gao 等 采用碳纳米管率， TiO2 复合电极对甲基蓝进行光电催化降解， 发现 ［13 ］
其中最主要的应用是水的软化处理 ， 水的 理， ［5 ］ ［6 ］ 淡化处理 。Hilal 研究了纳滤操作条件和不 同截留分子量的纳滤膜对海水的截留性能， 实验 表明， 纳滤能够降低部分含盐量。 工业废水的处 理， 如纺织废水、 食品工业废水、 制革废水、 电镀 废水等。如 Sahinkaya 等 确定了棉纺厂废水的 生化法纳滤联合工艺， 纳滤能够使 COD 的去除 为 80% ～ 100% ， 脱盐率约 65% ， 产水达到回用 ［8 ］ 。 标准 刘久清 等以废水处理和金属回用为目 的， 研究了络合超滤纳滤耦合过程处理铜电镀 工业废水， 实验结果显示经过纳滤浓缩的铜电镀 废水， 可回收铜金属， 而滤过液可达到回用水的 标准。
而在水处理技术方面， 纳米材料的研究与应用 等， 则起步相对较晚。但发展很快， 相信在纳米和水 纳米材料在水处 处理科技工作者的共同努力下， 理技术中的应用， 必然给水处理技术带来巨大 变革。
1
— —纳米 TiO2 纳米光催化材料—
纳米光催化材料大多是金属氧化物或硫化物 等半导体材料， 它们具有特殊的电子结构， 它们在 将反应物还原或 光激发下所产生的电子和空穴， 氧化， 从而使污染物得到降解， 并最终完全矿化为 CO2 、 H2 O 和毒性小的有机物和无机离子等， 因此
类 别
［ 3 ］
体表面产生缺陷， 增加表面活性中心的数量， 从 ［5 ］ 而提高催化活性 。
2
纳滤（ NF） 膜
纳滤 （ Nanofitration， 简称 NF ） 是 20 世纪 80
年代中期发展起来的一种介于反渗透与超滤之 间的新型膜分离过程。 NF 膜孔径在 1nm 以上， 2nm； 对 溶 质 的 截 留 性 能 介 于 反 渗 透 一般 在 1（ RO） 与超滤 （ UF ） 膜之间； RO 膜几乎对所有的 溶质都有很高的脱除率， 但 NF 膜只对特定的溶 NF 具有 质具有高脱除率。相比于反渗透 （ RO ） ， 设备投资低， 能耗低的优点。 2. 1 纳滤膜的性能特点 对无机离子的去除： NF 膜对电荷高的离子 去除率高于电荷低的离子， 对同价态无机离子、 阴离子的去除率 略 高 于 阳 离 子 的 去 除 率， 这与 NF 膜带负电有一定的关系， 而在一定适当的压 力范围内， 去除率随压力升高变化不大。 对水中有机物的去除： 经实验表明， 以苯酚 类、 脂肪烃、 羧酸、 酰胺类等为代表的有机物， 绝 大部分都能被 NF 膜去除。被去除的有机物主要 是非极性的脂肪烃和疏水基占优势的邻苯二甲 酸酯， 以及部分含有极性基的羧酸和酰胺， 对多 500 之间的有机物有较高 价离子和分子量于 200的脱除率。 2. 2 纳滤膜的制备方法 纳滤膜的制备关键是合理调节膜表面的疏 松程度， 以形成大量具有纳米级的表层孔。 纳滤 膜的制备方法见表 1 。
· 66·
材
料
开
发
与
应
用
2011 年 8 月
ZnO 、 BiVO4 、 Al2 O3 等。 其中纳米 TiO2 有： TiO2 、 活性高， 热稳定性好， 成本低， 安全无毒， 是现在 研究最广， 最被看好的材料。 在紫外光照射下，纳米 TiO2 表面会产生氧化 能力极强的羟基自由基（ ·OH） ，使水中的有机污 染物氧化降解为无害的 CO2 和水。目前纳米 TiO2 主要的应用领域有化工废水、 染料废水、 农药废 水、 含油废水、 造纸废水等有机废水的处理。 例 如： 赵文宽等以煤灰中的漂珠为载体、 钛酸丁酯为 原料， 制备了一种载有纳米 TiO2 粉体的漂浮型光 催化剂， 在紫外光或太阳光直接照射下， 能有效降 解水面石油污染物。同济大学李田等将纳米 TiO2 固定于玻璃纤维网上形成催化膜， 用于深度净化 饮用水 。经处理的自来水中有机物总量去除率 19 种优先污染物中有 5 种被完全去 达 60% 以上， 除， 其他有机物的浓度也基本降至检测限以下， 同 时细菌总量明显减少， 处理水质达到了安全饮用 在无机物的处理方面， 纳米 TiO2 可 的要求。另外， 以吸附高氧化态汞、 银、 铂等贵重金属离子， 而无 机离子在纳米粒子表面具有光化学活性， 从而在 光催化下被还原为细小的金属晶体， 被催化剂吸 毒性因此被大大降低。 附， TiO2 光催化材料的稳定性很好， 目前， 但是 量子效率低， 主要利用的是仅占太阳光辐射总量 4% 左右的 387. 5nm 以下的紫外光。 因此， 在大 规模应用时， 考虑到成本， 基建可行性等因素， 扩 可行的方法， 也是 大 TiO2 光催化响应光谱范围， 最具挑战的课题就是 TiO2 改性。 目前在研究中 的方法有： 表面光敏化、 表面处理、 复合薄膜、 聚 、 ， TiO 合物改性 炭黑造孔等 通过引入杂质使 2 晶 表1