秦翰林

（韓城市工業(yè)和信息化局，陜西 韓城 715400）

在污水處理環(huán)節(jié)中，研究人員不斷地對(duì)各種納米材料在實(shí)際應(yīng)用中所具有的修復(fù)功能和作用環(huán)境等方面做了深度研究，為環(huán)保部門(mén)實(shí)際工作的開(kāi)展奠定了良好的理論基礎(chǔ)，為提升污水治理水平提供了更多的技術(shù)支持。

1 納米催化材料的類(lèi)型和制備方式

納米催化材料在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于材料本身結(jié)構(gòu)與應(yīng)用環(huán)境等方面的不同，可以將其分為碳納米材料、納米光催化材料、納米復(fù)合材料等。較之于傳統(tǒng)的吸附材料而言，納米材料在污水處理方面具有明顯的優(yōu)異性，但是由于其研究在整體上還處于前期階段，在生產(chǎn)成本、處理效果及穩(wěn)定性等方面還不具備明顯的優(yōu)勢(shì)，這也是目前相關(guān)研究工作開(kāi)展的重心[1]。納米材料的制備方式主要有物理法和化學(xué)法兩種，物理法的具體形式又包括物理粉碎和真空冷凝兩種作用形式，化學(xué)法則包括水熱/溶劑熱合成法、沉淀法、浸漬煅燒法、密閉氧化法、氣相沉積法等[2-8]。

2 基于碳納米材料方面的研究

孔令迎[3]在其研究中，利用石墨烯和碳納米材料制備改性陽(yáng)極，并將其應(yīng)用于MFC（微生物燃料電池）中。結(jié)果看出，在碳納米材料應(yīng)用水平不斷提升的背景下，不僅能夠提升污水處理的效果，還能夠基于污水處理過(guò)程利用微生物的催化作用，改變單純以污水處理為目標(biāo)的方式，同步完成化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程，提升污水處理的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。趙菲菲[4]則通過(guò)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，深入研究了光照作用基于石墨烯材料在水中的轉(zhuǎn)化和環(huán)境效應(yīng)的影響，其研究?jī)?nèi)容主要是對(duì)不同氧化程度的氧化石墨烯及其光化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)物所具有的表面化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)差異進(jìn)行表征。在此基礎(chǔ)上，研究者對(duì)氧化石墨烯在轉(zhuǎn)化過(guò)程、毒性效應(yīng)和遷移行為等方面進(jìn)行了深入分析，并開(kāi)展了部分對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新性研究，為提升碳納米材料的應(yīng)用水平做出貢獻(xiàn)。

3 基于納米光催化材料方面的研究

光催化材料是納米催化材料用于污水處理時(shí)應(yīng)用程度最深的基本材料之一，也是研究范圍較廣、研究較為深入的材料之一。一般情形下，光催化材料能夠通過(guò)附著于纖維表面而發(fā)生作用，但是在大多數(shù)材料的作用范圍內(nèi)，隨著其負(fù)載量的增加，整體催化性能會(huì)出現(xiàn)逐步增強(qiáng)至頂峰，隨后逐漸降低的現(xiàn)象。通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)判定出最佳催化性能發(fā)生的臨界點(diǎn)，是大多數(shù)學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)，也是確保污水處理流程中取得最佳經(jīng)濟(jì)效益的臨界點(diǎn)。任保勝[5]以碳化植物纖維為載體，利用浸漬煅燒法和溶劑熱法來(lái)合成污水處理所需要的TiO2/CPF復(fù)合光催化劑，發(fā)現(xiàn)前一種實(shí)驗(yàn)方法所生成的薄膜能夠更好的與纖維表面結(jié)合在一起，而后者所生成的顆粒則比較小，具有更好的分散性。同時(shí)，無(wú)論基于何種生產(chǎn)條件，在納米光催化材料投放量達(dá)到一定程度的情形下，納米材料之間會(huì)由于數(shù)量過(guò)多而相互接觸，進(jìn)而導(dǎo)致整體比表面積下降，利用率降低。黃文藝[6]將納米ZnO粒子制備成多種不同的形狀，在相同實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定不同形貌納米材料對(duì)焦炭廢水的處理效果，認(rèn)為在片狀多孔狀態(tài)下，當(dāng)催化材料加入量占廢水總質(zhì)量2%，降解時(shí)間控制在30 min左右的情形下，催化材料的吸附性能和處理效果都將處于最優(yōu)的狀態(tài)。

4 基于納米復(fù)合材料方面的研究

由于單一種類(lèi)的催化材料在實(shí)際應(yīng)用中難以達(dá)到較好的催化效果，并且在應(yīng)用于不同種類(lèi)的污水處理時(shí)，還要綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益，因此利用納米復(fù)合材料來(lái)進(jìn)行污水處理，是未來(lái)研究的重點(diǎn)方向。李澤雄[7]利用水熱法合成CoFe2O4和Ta2O5/CoFe2O4兩種光催化材料，并對(duì)制備材料進(jìn)行形貌表征和活性測(cè)試，同時(shí)對(duì)復(fù)合材料應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，其問(wèn)題主要存在于兩個(gè)方面：材料的制作周期過(guò)長(zhǎng)，在降解過(guò)程中會(huì)有Co2+溶出，從而影響了最終的降解效果。此外，基于納米鐵復(fù)合材料的作用，能夠在污水處理方面起到良好的催化作用。王苗苗[8]重點(diǎn)研究了納米鐵復(fù)合材料對(duì)再生水中消毒副產(chǎn)物及其前驅(qū)物所具有的去除效能，并對(duì)該材料應(yīng)用于市政二級(jí)出水中的實(shí)際效果進(jìn)行了探討，在達(dá)到應(yīng)用要求的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將實(shí)驗(yàn)材料應(yīng)用在土壤和人工濕地環(huán)境中，研究了在相應(yīng)環(huán)境下的作用效果。

5 結(jié)語(yǔ)

就目前我國(guó)應(yīng)用于污水處理的納米材料的整體研究方面而言，理論研究水平與實(shí)際應(yīng)用需求之間還存在較大的差距。根據(jù)中國(guó)知網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)查詢(xún)，我國(guó)學(xué)術(shù)界在相關(guān)方面的研究起始于2000年以后，前期研究?jī)?nèi)容也多限定在二氧化鈦光催化材料相關(guān)的研究上，包括其材料制備、應(yīng)用于醫(yī)院含菌污水及炸藥廠污水處理等方面。但是就整體上來(lái)說(shuō)，在這方面研究的拓展及深入是在2010年之后。隨著近些年來(lái)國(guó)家在污水治理和環(huán)境保護(hù)等方面的重視力度不斷加大，關(guān)于這方面的理論研究也開(kāi)始呈現(xiàn)出多點(diǎn)開(kāi)花的景象。這些研究結(jié)論及其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，為我國(guó)污水處理水平的提升奠定了良好的基礎(chǔ)，但是由于污水本身來(lái)源較為復(fù)雜，一級(jí)處理控制水平較低，無(wú)法基于生產(chǎn)來(lái)源進(jìn)行分別處理，也給納米催化材料的研究工作帶來(lái)了一定的困難。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，污水處理必將成為環(huán)境治理工作開(kāi)展的重要組成部分。相關(guān)的控制處理措施也更加完善，這就要求相關(guān)學(xué)者在做好整體性研究的基礎(chǔ)上，不斷對(duì)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行細(xì)化。針對(duì)不同納米催化材料的特性分析出其具體效果，為達(dá)成其應(yīng)用的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益奠定基礎(chǔ)。