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  本文關(guān)鍵詞：納米材料在污染水體和土壤修復(fù)中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖；納米材料在污染水體和土壤修復(fù)中的應(yīng)用*；劉搖蕊搖周啟星；1,2**；(1南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,環(huán)境污染過程與基；搖馬奇英；1,3；中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所；中國科學(xué)院陸地生態(tài)過程重點實驗室,沈陽11001；摘搖要搖納米材料由于其特有的理化性質(zhì),如強的吸附；中圖分類號搖X17搖文獻標(biāo)識碼搖A搖文章編號搖1；Applicat

搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖

納米材料在污染水體和土壤修復(fù)中的應(yīng)用*

劉搖蕊搖周啟星

1

1,2**

(1南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,環(huán)境污染過程與基準(zhǔn)教育部重點實驗室,天津300071;Hall,Gainesville,FL32611,USA)

搖馬奇英

1,3

2

中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所

中國科學(xué)院陸地生態(tài)過程重點實驗室,沈陽110016;3SoilandWaterScienceDepartment,UniversityofFlorida,2169McCarty

摘搖要搖納米材料由于其特有的理化性質(zhì),如強的吸附性能、高的催化效率,不僅克服了傳統(tǒng)污染水體和污染土壤修復(fù)技術(shù)的不足,而且表現(xiàn)出更高的修復(fù)效率。因此,利用納米材料對污染環(huán)境進行修復(fù)已成為當(dāng)今環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點。本文對納米Fe0、表面修飾的納米材料、納米螯合劑等納米材料近幾年在污染水體和污染土壤修復(fù)中的進展進行了歸納和總結(jié),并且對其在環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域應(yīng)用的研究重點進行了展望。關(guān)鍵詞搖納米材料;污染水體;污染土壤;環(huán)境修復(fù)

中圖分類號搖X17搖文獻標(biāo)識碼搖A搖文章編號搖1000-4890(2010)9-1852-08

Applicationsofnanomaterialsinremediationofcontaminatedwaterandsoil:Areview.LIURui1,ZHOUQi鄄xing1,2,MAQi鄄ying1,3(1KeyLaboratoryofPollutionProcessesandEnviron鄄mentalCriteria(MinistryofEducation),CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,NankaiUniversity,Tianjin300071,China;2KeyLaboratoryofTerrestrialEcologicalProcess,In鄄stituteofAppliedEcology,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China;3SoilandWaterScienceDepartment,UniversityofFlorida,2169McCartyHall,Gainesville,FL32611,USA).ChineseJournalofEcology,2010,29(9):1852-1859.

Abstract:Nanomaterials,duetotheiruniquephysicalandchemicalcharacteristicssuchasstrongcapacityofadsorptionandhighefficiencyofcatalysis,cannotonlyovercomemanyshort鄄comingsfromtheconventionalremediationofcontaminatedwaterandsoil,butalsodisplayhigherremediationefficiency.Therefore,utilizingnanomaterialstoremedycontaminatedenvironmentisbecomingaresearchhotspot.Thispapersummarizedtheresearchprogressintheapplicationsofnanomaterials(includingnanoiron,surface鄄modifiednanomaterials,andnanochelatingagents)inremediationofcontaminatedwaterandsoil,andproposedsomekeyissuesintheresearchandapplicationofnanomaterialsinenvironmentalscienceandengineering.

Keywords:nanomaterial;contaminatedwater;contaminatedsoil;environmentalremediation.

搖搖隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展以及人口的不斷增

土壤的修復(fù)已刻不容緩。

傳統(tǒng)污染水體的修復(fù)技術(shù),如截污技術(shù)、底泥疏浚和底泥覆蓋技術(shù)、人工曝氣富氧技術(shù)、人工岸邊植被技術(shù)和清水沖污技術(shù),都屬于輔助治理手段,不能徹底改善水質(zhì),而生物修復(fù)技術(shù)在一定程度上彌補了以上技術(shù)的不足,但由于自身活性受溫度和酸堿性等環(huán)境條件的影響,使得該法在對水體進行修復(fù)時也存在著一定的局限性。污染土壤修復(fù)常用方法有淋濾法、客土法等物理方法以及生物化學(xué)還原法、絡(luò)合浸提法等化學(xué)方法,這些方法往往投資昂貴、需要有復(fù)雜設(shè)備條件或打亂土層結(jié)構(gòu),對大面積污染無可奈何。利用植物對污染土壤進行修復(fù)雖然有投

長,水體和土壤污染問題日益突出。有關(guān)報道指出,中國目前有50%的河道和80%以上的湖泊受到污染,許多湖泊已達不到地表水芋類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(李繼洲等,2005);全國受污染的耕地面積達8000萬hm2以上,其中重金屬污染和有機污染物(農(nóng)藥、石油烴和PAHs)污染問題最為突出(曲向榮等,2008),已經(jīng)嚴(yán)重制約了中國社會與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,并且影響了人們的身體健康。由此可見,受污染水體和

*國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(2007AA061201)和天津市科技創(chuàng)新專項資金資助項目(08FDZDSF03402)。**通訊作者E鄄mail:Zhouqx523@yahoo.com收稿日期:2010鄄03鄄05搖搖接受日期:2010鄄06鄄04

搖蕊等:納米材料在污染水體和土壤修復(fù)中的應(yīng)用1853

資和維護成本低、二次污染風(fēng)險小等優(yōu)點,但大多數(shù)修復(fù)植物有生長緩慢、生物量低以及對生存條件要求嚴(yán)苛等缺點,同時某些植物在對污染物進行修復(fù)時只能把污染物固定在根際周圍而不能把它們降解為無毒物質(zhì)或徹底移到安全的地方,一旦經(jīng)雨水沖刷和淋溶,污染物又會回到土壤而造成二次污染,這些都嚴(yán)重制約了植物修復(fù)的效率及應(yīng)用。

與傳統(tǒng)的環(huán)境修復(fù)技術(shù)相比,表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸和宏觀量子隧道效應(yīng)賦予了納米材料解決這些問題,人們通過對納米材料的表面修飾進行改進,并取得了一定成效。此外,納米Fe0能否活化環(huán)類物質(zhì)使其開環(huán)形成毒性更小或無毒的烴類物質(zhì)以及利用納米Fe0對PAHs污染水體的修復(fù)等問1郾2搖納米雙金屬題將是今后的研究重點。

Pd/Fe、Pt/Fe和Ni/Fe是最常見的納米級雙金

屬。這些金屬是以Fe作為電子供體,Pd、Pt和Ni等貴金屬作為催化劑的新型環(huán)境修復(fù)材料。由于貴金特有的性能,如巨大的比表面積、超強的吸附、催化和螯合能力,使得納米材料不僅克服了傳統(tǒng)修復(fù)技術(shù)的缺點,而且還表現(xiàn)出極高的修復(fù)效率。因此,利用納米材料對污染水體和土壤進行修復(fù)已成為當(dāng)今環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點。

1搖納米材料在污染水體修復(fù)中的應(yīng)用1郾1搖20納米世紀(jì)Fe

80年代納米Fe0

作為一種有效的脫鹵

還原劑受到人們關(guān)注(Sweeny,1979)。與常規(guī)的顆粒鐵粉相比,納米鐵顆粒有粒徑小、易分散、比表面積大,表面吸附能力強,反應(yīng)活性強,還原效率和還原速度遠高于普通鐵粉的特點Wang(牛少鳳等,2009)。代物的反應(yīng)速率進行了研究和Zhang(1997)首次對納米,結(jié)果表明Fe0還原有機氯,與普通鐵粉相比,納米Fe0

(PCBs)對三氯乙烯(TCE)和倍。納米的還原脫氯速率常數(shù)是普通鐵粉的多氯聯(lián)苯Fe0

除了可以高效還原有機氯代物以外10~100

,其對Cr6+好的還原、Pb2+和As3+等多種重金屬同樣表現(xiàn)出良2009)。效果(Ponderetal.,2000;黃園英等,

,由于納米因此該技術(shù)發(fā)展迅猛Fe0彌補了普通鐵粉在水處理中的不足。目前,在實驗室可以還原和催化多種含氯有機污染物和金屬離子(Zhang,2003a),(表1)田間試驗(Tratnyek并且該技術(shù)已由實驗室試驗發(fā)展為&Johnsonetal.,2006)。Glazier

等(2003)利用納米Fe0

在田間進行了原位地下水修復(fù)試驗,結(jié)果表明,納米物質(zhì)可隨地下水移動,并且短期內(nèi)對TCE的去除率可達99%。

隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)單獨使用納米Fe0對水體進行修復(fù)存在著一些問題,如產(chǎn)生二次污染的副產(chǎn)品(Zhang,2003b)、在反應(yīng)過程中納米Fe0會結(jié)塊,并且隨著試驗時間的加長反應(yīng)效率會降低、在空氣中不穩(wěn)定,容易被氧化等(Zhangetal.,1998),這些都嚴(yán)重制約了納米Fe0對水體修復(fù)的效果。為了

屬的高效催化作用,納米Fe0不僅提高了反應(yīng)速率,而且在對有機物進行還原時不再產(chǎn)生二次污染副產(chǎn)品Pd。/FeZhang的去除速率等(1998。)首次比較了納米Fe0Pd結(jié)果表明/Fe慢1郾,5同等質(zhì)量納米和納米~2h;同時該研究Fe0去除速率要比納米還表明,與其他納米金屬相比(Zn、Al),納米Fe0具有更高效的電子提供作用Pt;在上述雙金屬去除速率最快/Fe和Ni/Fe)。中Elliott,Pd/和FeZhang(2001)對水體中有機氯污染物(Pd/Fe、對納米雙金屬和納米Fe0處理有機氯污染的產(chǎn)物進行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),Pd/Fe處理后的產(chǎn)物主要是甲烷和乙烯等不具有二次污染危險的產(chǎn)品,其中甲烷占74%;而用納米Fe0處理后,產(chǎn)物62%是乙醚。另外,納米雙金屬在對有機污染和重金屬污染的復(fù)合污染進行處理時也表現(xiàn)出良好的效果。牛少鳳等(2009)對納米Ni/Fe雙金屬進行了p鄄NCB和Cr6+同步修復(fù)研究,結(jié)果表明,鎳作為催化劑起到了催化加氫的作用,可以大大促進脫氯和還原、苯胺和ClCr6+的效率,反應(yīng)產(chǎn)物為Cr3+-。

表1搖納米Fe0Tab.transformed1搖Common可轉(zhuǎn)化的環(huán)境污染物

bynanoscaleenvironmentalironparticles

contaminantsthatcanbe還原種類名稱還原物質(zhì)名稱

氯代甲烷CClC4CHCl3CH2Cl2CH3Cl

氯苯C66ClH56ClC6HCl5C6H2Cl4C6H3Cl3C6H4Cl2農(nóng)藥DDT林丹

有機染料C重金屬離子Acid16H112+OrangeN2NaONi2+AgAcid4SC+Cd2+Red12H13ClN4C12H9N2NaO5SHg三鹵甲烷CHBr多氯代烴PCBs3二噁英CHBr2Cl五氯苯酚CHBrCl2其他有機污染物TNTNDMA

無機陰離子

Cr2O72-AsO43-ClO4-NO3-

來源于文獻Zhang(2003a)。

1854搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖生態(tài)學(xué)雜志搖第29卷搖第9期搖

1郾3搖負載型納米Fe0

利用聚合物、硅膠、沙子和表面活性劑等物質(zhì)負載納米Fe0消除團聚并減小氧化性,是目前最經(jīng)濟和應(yīng)用較廣泛的方法。該法主要是利用負載物在固液表面的吸附作用,能在顆粒表面形成一層分子膜阻礙顆粒間相互接觸,同時增大了顆粒之間的距離,使顆粒之間接觸不再緊密。與普通納米Fe0相比,負載型納米Fe0不僅對水體中的重金屬和有機污染物有更高的去除效率,而且其重復(fù)利用性和穩(wěn)定性別與吸附在離子表面的溶解氧和水分子作用,傳遞能量,最終形成具有高活性和強氧化性的OH·自由基和超氧離子,以氧化各種有機化合物(Nasret80余種有毒化合物。與納米Fe0相比,納米TiO2除了可以將水中的烴類、鹵代烴、酸、表面活性劑、染料、含氮有機物、有機磷殺蟲劑、木材防腐劑和燃料油等很快地完全氧化為CO2、H2O等無害物質(zhì)外,還可以將環(huán)類物質(zhì)氧化開環(huán),這使其在PAHs、油類和al.,1996;張陽德,2005)。至今,納米TiO2能處理

也優(yōu)于一般納米Fe0香負載納米Fe0去除水中的。PonderCr等6+(2000)和Pb2+利用聚合松負載型納米Fe0的去除率不僅比投加量高,結(jié)果表明3郾5倍的,

普通鐵粉高近5倍,而且也略高于無負載納米Fe0的去除率。Li等(1999)和Zhang等(2002)用陽離子表面活性劑修飾的分子篩olite,SMZ)SMZ與Fe(surfactant鄄modifiedze鄄0Cr進了,的吸附和結(jié)果表明Fe0與污染物之間的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng),Fe混合制成吸附性良好的微球,利用0由于還原的協(xié)同作用處理四氯乙烯和6+SMZ對污染物的吸附富集,與無表面,促活性劑修飾的分子篩和復(fù)合Fe0體系比較,四氯乙烯和Cr6+的還原反應(yīng)速率分別提高了3倍和9倍。然而,由于表面活性劑的大量使用會對水質(zhì)和水體中的動植物帶來不良影響(張學(xué)佳等,2008),因此表面活性劑負載納米Fe0對水體進行修復(fù)不易大規(guī)模開展。此后研究者們又選擇了其他更為環(huán)保的物質(zhì)對納米Fe0進行負載。尹麗京等(2009)利用羥基鋁柱撐膨潤土負載納米Fe0還原水體中的Cr6+相同的反應(yīng)時間內(nèi)羥基鋁柱撐膨潤土負載的納米,在Fe0對Cr6+的去除率接近100%,而普通鐵粉和無負載的納米Fe0的去除率只為10郾6%和63郾0%,同時研究也證明了該負載納米Fe0具有良好的重復(fù)使用性MA)。劉炳晶等的還原效果對納米,Fe(2009)利用聚甲基丙烯酸甲酯(PM鄄0進行負載并研究了其對水體中TCEFe結(jié)果表明,負載型納米Fe0和普通納米

0去除TCE的效果差別不大,但是負載納米Fe001郾穩(wěn)定性要遠高于普通納米4搖納米TiOFe2

。

納米材料的光催化技術(shù)由于節(jié)能、安全以及較

高的處理效率,目前被廣泛應(yīng)用于污染水體的處理中(Ghezzaretal.,2007)。納米TiO化納米材料,比普通TiO2是常見的光催納米TiO2具有更高的光催化能力。

2在紫外光的照射下,能吸收紫外光的輻射產(chǎn)生電子躍遷,形成電子和空穴,然后電子和空穴分染料等污染水體的修復(fù)中表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。研究表明,采用納米TiO解苯酚水溶液和十二烷基苯磺酸鈉水溶液2粉末,利用太陽光進行光催化降,在多云和陰天條件下光照12h,濃度為0郾5mmol·L-1的苯酚已降解為0,濃度為1mmol·L-1的十二烷基苯磺酸鈉也基本降解,且無二次污染(張陽德,2005)。鄭巍等(1999)用納米TiO2對有機磷農(nóng)藥進行了光催化降解研究,結(jié)果表明料進行脫色(Nasret此外,al.,有機磷農(nóng)藥在短時間內(nèi)被完全分解為PO43-。,納米1996;TiOVinldgopal2能有效的對染1996),etal.,料(Ghezzar并且在光催化條件下還能去除水體中的染etal.,2007)和染料中的致癌物質(zhì)。除有機物外,無機物在納米TiO。如納米TiO2表面也具有光化學(xué)活性2能將高氧化態(tài)Hg、Ag和Pt等貴金屬吸附于表面SO,并將其還原為細小的金屬晶體;將物42-、NOx、S2-還原成單質(zhì)或無毒低氧化態(tài)的氧化(馬榮萱和李繼忠,這樣不僅消除了廢水的毒性雖然納米TiO,2006)。

,還回收了貴重金屬圍廣、反應(yīng)徹底、無二次污染等優(yōu)點2具有光催化活性高、適用物質(zhì)范(石建穩(wěn)和鄭經(jīng)堂,2005;黃婉霞等,2005),但在實際應(yīng)用中卻存在著量(3%子效率低、光吸收波長窄、太附性差~5%、回收再利用難等缺點)、在水處理懸浮相光催化系中存在著吸陽能利用率低(Reddyeetal.,2003;

侯天意等,2006)。目前,采用表面修飾技術(shù)是彌補1郾其自身不足的常用手段5搖納米TiO(普春燕等,2009)。

金屬離子的摻雜可以減小納米2改性

TiO度2的禁帶寬

TiO,降低受激發(fā)所需要的能量,從而有效地使納米2光響應(yīng)范圍產(chǎn)生紅移。王軍和王拯(2007)分別用納米Fe/TiO2、純TiO2和Fe/TiO2對甲基橙溶液在紫外光下進行催化降解試驗,結(jié)果表明,摻雜鐵離子可有效提高納米(Fe/TiO05%的納米TiO2的光催化活性Fe/TiO,選用m2)為0郾2,在甲基橙溶液

搖蕊等:納米材料在污染水體和土壤修復(fù)中的應(yīng)用1855

pH為3時,其光催化活性達到最佳效果。另外,不陳慧等(2000)通過利用摻入不同含量Fe3+和Cr3+的納米TiO2光解吖啶澄溶液,發(fā)現(xiàn)0郾1%和0郾05%分別是摻入Fe3+和Cr3+的最佳摻入量,其降解率分別可達到97郾0%和94郾5%。

被吸收。納米ZnO利用這一特點不僅可以降解污染物,而且可以檢測污染物是否被降解完全。

然而,納米ZnO在光催化過程中會發(fā)生光腐蝕現(xiàn)象,并且分散性差,這無疑影響了納米ZnO的光催化性能。通過摻雜金屬離子不僅可以解決這一問題,而且對催化性能有所提高。洪若瑜等(2005)通過對比摻雜Ag+的納米ZnO和普通納米ZnO對甲基橙的降解研究,發(fā)現(xiàn)摻雜Ag+的納米ZnO的光催化效能大大提高。

同金屬與納米TiO2摻雜也有不同的最佳摻入量。

復(fù)合半導(dǎo)體分為半導(dǎo)體鄄絕緣體復(fù)合和半導(dǎo)體鄄半導(dǎo)體復(fù)合2類。前者絕緣體起載體作用,選用適當(dāng)?shù)妮d體可為納米TiO2提供較大的表面結(jié)構(gòu);同時,載體與活性組分間可能產(chǎn)生一些特殊性質(zhì),增加半導(dǎo)體SongWOx等氧(2006化鄄還)原研的究能表力明,,從在而可提見高光光激催發(fā)化下,活利性。亞甲基藍摻雜改性的納米TiO2能夠成功降解水溶液中用1郾6搖負載型納米。

TiO將納米TiO2鋁、沸石分子篩等多孔吸附劑載體上2固定到硅膠、活性炭、高聚物、氧化

,既可發(fā)揮懸浮體系的優(yōu)點,同時催化劑回收也很容易。合適的載體材料可以增加反應(yīng)的有效比表面、提供合適的孔結(jié)構(gòu)、提高催化劑的機械強度,提高熱穩(wěn)定性和抗毒性能,并能降低催化劑成本。為了改變納米TiOTiO分離回收困2懸浮光催化體系中難,催化劑不易分離,2粉末顆粒細小,以及容易聚集降低催化活性的缺點。徐甦(2004)將TiO,并以對氯苯酚作為模擬污染物考察負載催化劑2負載到活性炭上進行固化的催TiO化特性和降解效率,結(jié)果表明,負載型納米2的催化光解性能與普通納米粉末TiO2相近,但負載型納米TiO忠霄等(2009)把納米2易于回收且重復(fù)使用效果好。韓TiO體上對含氰廢水進行處理2負載到聚苯乙烯微珠載,結(jié)果表明,該負載納米材料不僅可以有效提高光催化劑在可見光的催化活1郾性7搖,而且解決了催化分離和回收利用的問題納米ZnO

。

納米ZnO與納米TiO樣可以完全降解和礦化環(huán)境中的污染物2有相似的光催化能力,同

(Richardet

1998;Yeberal.,1997;Driessenetal.,2000),etal.甚至對某些染料的降解效

,1998;Villase侔oretal.,率高于納米TiO2(Gouveaetal.,2000;Dindar&Icli,ZnO2001)。鄧凡政等(2005)在不同光照條件下對納米

光下的催化效率最高對染料的降解效率進行了分析。Prashant等,結(jié)果表明(2002)研究發(fā),太陽現(xiàn),與納米TiO2不同,納米ZnO在光照條件下可以產(chǎn)生可見氣體,并且這一氣體在污染物存在情況下

1郾8搖納米螯合劑和多孔納米聚合物

樹枝狀聚合物(dendrimers)是一種人工合成的20新型納米材料,最早由美國化學(xué)家D郾A郾Tomalia于型決定了該聚合物分子的化學(xué)屬性世紀(jì)80年代初發(fā)明并成功合成。,末端基團的類并影響其物理性質(zhì)。與普通高分子聚合物不同,樹枝狀聚合物具有低粘度(、高溶解性、可混合性以及高反應(yīng)性等特點胺型類樹枝狀聚合物張陽德,2005)。Diallo(PAMAM等(1999)dendrimers)第一次用聚酰胺(圖1),鄄去除水體中Cu2+胺基、羧基或羥基為外支鏈的納米級螯合劑。該類聚合物是以乙二胺為中心。Diallo,等(2005)研究發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)螯合劑(TETA、EDTA)一個分子只能螯合一個CuCu2+相比,納米級螯合劑對2+的綁定數(shù)與外支鏈數(shù)量有關(guān);外支鏈最多的螯合劑,一個分子可以螯合153依20個Cu2+劑負載到超濾膜上可以提高Cu(域)的去除和復(fù)原;把該螯合率。Rether和Schuster(2003)通過對外支鏈胺基替換成N-苯酰硫基對該納米螯合劑進行改性,并利用改性后的納米螯合劑對水體中的Co2+Ni2+、Pb2+、Cu2+、Hg2+、金、屬和離Zn2+進行分離,結(jié)果表明,改性后的螯合劑對子的綁定作用不受其他絡(luò)合劑的影響搖附材料搖。

SiO。2、與其他傳統(tǒng)吸附材料相比松香、粘土、活性炭等是傳統(tǒng)的有機物吸,活性炭由于大的表面積、多孔隙和持久性等特點,表現(xiàn)出更好的吸附特點,但是其有限的空隙體積和親水性大大限制了它的吸附作用(Fuertesetal.,2003)。而且,傳統(tǒng)吸附材料復(fù)雜的合成過程也嚴(yán)重制約了它的大量應(yīng)用。多孔納米聚合物是一種新型有機物吸附材料,它不僅有很高的吸附效率Zhang,而且有良好的膨脹性能。物———等聚二乙烯苯(2009)合成了一種超級疏水性納米聚合。吸附試驗發(fā)現(xiàn),在處理苯、煤油、硝基苯等傳統(tǒng)有機物時,由于獨特的納米空隙使得該聚合物的吸附效率明顯高于活性炭,并且超強

1856搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖生態(tài)學(xué)雜志搖第29卷搖第9期搖

圖1搖聚酰胺鄄胺型類樹枝狀聚合物結(jié)構(gòu)圖

Fig.1搖StructureofPAMAMdendrimerswithEDAcoreandNH2terminalgroups

引自Diallo等(1999)。

的疏水性使其成為很好的凈水材料。

搖搖由表2可見,目前國內(nèi)外利用納米材料對污染水體的修復(fù)研究主要集中在對水體中含氯有機污染物和重金屬的降解反應(yīng)研究,包括降解機理、降解反

應(yīng)動力學(xué),以及反應(yīng)影響因素。對PAHS、TNT、農(nóng)藥及復(fù)合污染等的降解和應(yīng)用研究還不多。雙金屬納米材料雖然能夠大大提高降解速率,但由于所用金屬為貴金屬,因此價格昂貴;負載型納米材料和納米

表2搖8種納米材料反應(yīng)機理和優(yōu)缺點

Tab.2搖Reactionmechanismandmeritanddemeritof8nanoscalematerials

納米材料納米Fe0

機理Fe0的還原性

適用污染物

氯代甲烷、氯苯、農(nóng)藥、有機染料、重金屬離子、三鹵甲烷、多氯代烴、無機陰離子

優(yōu)點

反應(yīng)速率和效率比普通鐵粉快

缺點

空氣中易氧化,不穩(wěn)定

納米雙金屬負載型納米鐵納米TiO2

吸收紫外光的輻射產(chǎn)生電子躍遷,形成電子和空穴,電子和空穴分別與吸附在離子表面的溶解氧和水分子作用,傳遞能量,形成高活性和強氧化性的OH·自由基和超氧離子,以氧化各種有機化合物

烴類、鹵代烴、酸、表面活性劑、染料、含氮有機物、有機磷殺蟲劑、木材防腐劑、燃料、油環(huán)類物質(zhì)和PAHs

反應(yīng)速率高于納米Fe0,反應(yīng)完全,不易產(chǎn)生二次污染

經(jīng)濟、穩(wěn)定,高的去除效率和重復(fù)利用性

光催化活性高、適用物質(zhì)范圍廣、反應(yīng)徹底、無二次污染

價格昂貴合成步驟復(fù)雜

量子效率低、光吸收波長窄、太陽能利用率低,在水處理懸浮相光催化系中存在著吸附性差、回收再利用難

納米TiO2改性負載型納米TiO2納米ZnO

吸收紫外光的輻射產(chǎn)生電子躍遷,形成電子和空穴,電子和空穴分別與吸附在離子表面的溶解氧和水分子作用,傳遞能量,形成高活性和強氧化性的OH·自由基和超氧離子,以氧化各種有機化合物

染料、大多數(shù)有機物、病菌和病毒

降低受激發(fā)所需要的能量,提高光催化活性

易回收,高的機械強度、熱穩(wěn)定性和抗毒性,成本低

可以完全降解和礦化環(huán)境中的污染物,甚至對某些染料的降解效率高于納米TiO2,在光照條件下可以產(chǎn)生可見氣體,并且這一氣體在污染物存在情況下被吸收

價格昂貴合成步驟復(fù)雜

在光催化過程中會發(fā)生光腐蝕現(xiàn)象,并且分散性差

納米螯合劑和多孔納外支鏈基團對重金屬的米聚合物螯合性;吸附性

Co2+、Cu2+、Hg2+、Ni2+、

Pb2+等重金屬離子;苯、煤油、硝基苯

低粘度、高溶解性、可混合性以及高反應(yīng)性;高的吸附效率,而且有良好的膨脹性

合成方法復(fù)雜

　

　

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