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1、本科课程论文题目 新纳米水净化技术去除饮用水中微污染物院係）化学学院专业化学教育课程绿色化学学生姓名学 号指导教师二O三年六月新纳米水净化技术去除饮用水中微污染物摘要：“应用纳米技术去除饮用水中微污染物的基础研究”和纳米试剂盒技术，可快速检测并清除污染物。这套包括新型纳米材料及配套处理程序的技术对控制饮用水源砷、氟等污染具有重要意义。关键词：纳米材料、饮用水、微污染物、检测、净化在本学期的绿色化学课程的学习中，有一次老师专门提到了水 污染，并且对饮用水的净化作了强调。我印象最为深刻的是老师的这 句话：虽然平常在对水进行净化时，已经做到了除去颗粒，臭味，一 些重金属以及有机物或无机物，但是，这远
2、远是不够的，我们所饮用 的水中仍然有很多含有大量微生物或者含有氯元素的物质，其在净化 过程中并未完全除去，没有达到其标准。这时，我听着感觉毛骨悚然， 一想到其中含有大量微生物，就有些后怕，所以在本次论文中，我收 集了很多关于除去微生物的技术，主要是纳米技术。污水中一般都含有细菌病毒、有毒有害的物质、悬浮物质、异味污 染物等污染物，并对人们的生活和健康造成不良影响。因此，污水处 理就是去除污水中的污染物，使得污水得到净化。由于传统的污水处理方法不仅效率低，运行费用高，并且还存在二次污染的问题，因此污水处理问题一直没有达到理想的解决效果。1、饮用水中微污染物的的种类、来源、危害饮用水中的微污染物包
3、括无机微污染物和有机微污染物。其中，无机微污染物主要有Pb(II)、As(Ill)、Hg(II)、Cu(II)、Cr(V)等金属 离子和氟离子。饮用水中的重金属离子来源广泛，包括矿冶、机械制 造、化工、电子、仪表等工业生产过程中产生的重金属离子废水，以 及天然地质结构中缓慢溶出的重金属离子等。矿山工业产生的废水主 要是采矿和选矿废水，其中含有各种矿物质悬浮物和有关重金属离子 有色冶金、加工业排出的废水中，多含有汞、砷、铬等元素。此外， 一些轻工业和化学工业排出的废水也含有汞、铅、砷等重金属离子。 若上述废水未经处理或处理不完全便流人江河，就对饮用水源造成了 污染。饮用水中只要含有微量的重金属离
4、子即可产生毒性效应，且具 有持续性和放大作用，经过生物累积可以在人体内逐渐富集，长期危 害人体健康。有机微污染物也被发现在饮用水中广泛存在，可分为两大类：天然 有机物(NOM)和人工合成有机物(soc)。NOM是动植物在自然循环过程 中经腐烂所产生的物质，主要包括腐殖质、微生物分泌物、溶解的动 植物组织及动物的废弃物等。SOC大多为有毒有机污染物，其中有些 种类是致癌物或诱变剂等，是饮用水致突变活性增强的重要起因，如 三氯甲烷、多氯联苯、杀虫剂、卤代脂肪烃、多环芳烃等。长期饮用 含有微污染物的水，通过生物累积作用，可对人体产生致癌、致畸致 突变等效应 有研究显示，自来水中有机污染物在一定剂量范
5、围内可对细胞产生不 同程度的DNA损伤作用。如果动物长期暴露于高剂量氯化消毒副产物 中(例如三氯甲烷)，可以导致肝癌和肾癌。另外，饮用水氯化消毒产 生的呋喃酮也会对人体产生毒害，是强致突变物质之一研究了瑞典婴 儿的出生缺陷影响因素，发现饮用水中的三氯甲烷可以增加先天性心 脏病的患病几率。另一项针对挪威全国新生儿的流行病学调查也显示 心脏病和呼吸系统的出生缺陷与饮用水中有机微污染物有着重要关 联。与有机微污染物类似，无机微污染物（如重金属离子）也对人体健 康产生长期的严重危害。一些重金属离子（如铅、砷、氟、镉等）通过 饮用水进人人体并在体内积累，可导致机体代谢途径受阻，进而危害 人体健康，甚至造
6、成特殊的地方病。其中，砷已被美国疾病控制中心 和国际防癌研究机构确定为第一类致癌物 。2、纳米技术在污水处理中的应用 纳米技术在污水处理中的应用主要为光催化氧化技术、纳滤技术和 絮凝技术三种。1）光催化氧化技术。光催化氧化技术可以有效处理氰化物、金属粒子及各种有机酸等物质，使污水中的污染物最终氧化降解生成H 0和2C0 ，据有关统计，已发现数百种有机污染物质可以通过光催化氧化2技术进行处理。而这种技术作用的关键在于其光氧化催化剂， Ti0 被2 认为是目前最有效的光氧化催化剂。由于纳米TiO，光催化氧化技术具有无二次污染的特点，不仅降解效2率高、无选择性，而且其氧化反应的条件温和，因此几乎适用
7、所有的 污水处理。2）纳滤技术。纳滤（NF）是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80-1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。 纳滤技术属于压力推动的膜工艺，这种技术作用的关键在于纳滤膜。 纳滤膜可以取代电化学和吸附的方法，对制浆和造纸工业废水中的污 染物进行处理，可除去来自木浆漂白过程中产生的氯化物和深色物质 另外，纳滤膜也可用于纤维加工过程中漂白水的处理，以控制污染物 的排放量。纳滤膜法水处理技术以其特殊的优势，获得了世界各国的 水处理工作者的普遍关注，在水处理技术的研究和开发领域取得了可 喜的成绩。纳滤原理:源水一源水泵一机械过滤器一活性炭过滤器一精密过滤器一高压泵
8、f纳滤主过滤系统3）纳米絮凝技术。纳米絮凝技术是以纳米絮凝剂（如SiO ）代替传2统的絮凝剂，由于纳米颗粒具有强大的吸附能力，因此通过吸附架桥、 卷扫网捕等絮凝作用，可以除去传统絮凝法无法除去的污染物质，并 且相关的沉淀物质具有易脱水的特点。3、纳米材料在污水处理中的应用纳米材料由纳米微粒组成，具有吸附、催化等多种新的特性，目前应用最为普遍的纳米材料为TiO。在污水处理方面，TiO扮演着非22常重要的角色。其中，由于纳米TiO，具有很强的还原能力，因此在有机污水处理2中，能将高氧化态银、铂等贵重金属离子吸附于材料的表面，通过光 电子产生的强还原能力，将金属粒子还原为细小的金属晶体，不仅除 去了
9、污水的毒性，还利于贵重金属的回收。而在无机污水处理中，纳米TiO作为光催化剂。在阳光下，它能催2化氧化污水中的有机污染物质，使其迅速、完全降解为水、CO等无2害物质。据相关统计，纳米TiO，能处理80多种有机有毒物质。24、纳米技术在污水处理中的新前景 来自英国科学家发明了一种纳米多孔材料制备新方法共渗透振动法，该方法有望应用于水净化和化学感应器等诸多领域。通常，制备纳米多孔材料时，多重金属组分是必要的。当移除较小 组分时，小的纳米孔就产生了。但是，由于要移除较小组分必须布满 材料内外，因此制备纳米多孔材料受到制约。而COS法则更高效灵活， 就像如何释放装满盐水的气球里的盐分一样。只需要把它放
10、在清水； 里，通过渗透力，让清水不断进入气球直至气球破裂，从而释放出所 有盐分。最后将一系列碎片连起来，就得到纳米多孔材料。5、展望 饮用水的安全卫生是21世纪人类面临的最富有挑战性的问题之一。针 对饮用水中微污染物的检测与去除开展研究，具有重要的科学价值和 社会意义。1）饮用水中微污染物的检测与净化，是一个普遍性课题，与每个人 自身的健康息息相关。因此，发展新型纳米材料与技术的同时，也应 考虑其成本、简易性、便携性与普适性。2）纳米材料具有高活性的同时，也极易受到各种杂质的影响，甚至引 起中毒失活。在纳米材料应用过程中配套以相应的预处理和后处理措 施，是保障纳米材料长期稳定起效的必要环节。3
11、) 基于纳米材料与技术较传统的饮用水净化体系的不同之处，建立相应的检测规范与评价标准，是未来一段时间内需要提上议事日程的新参考文献1 马荣萱，李继忠纳米技术及材料在环境保护中的应用A 环境 科学与技术2006(7)：29(7)2 覃爱苗，廖雷.纳米技术及纳米材料在环境治理中的应用A.中 山大学学报2004(6)：433 丁明洁等.用纳米技术处理造纸工业废水的研究进展A.中国造 纸学报2007年(3)；1021054 张建江，马永红，杨林饮用水中有机污染物的“三致”作用研 究进展J】.现代预防医学，2007, 34(18)： 34743475.5 向伦辉，鲁文清，吴志刚，等.武汉市饮用水中有机提取物对HepG2 细胞DNA的损伤作用J.职业与健康，6 周敏.饮用水氯化消毒副产物对人体健康的影响J_职业与健康， 2010， 26(23)： 28662867.7 刘金云，万玉腾，刘锦准，付向前，张晓嫚，黄行九，纳米材料 与饮用水中微污染物的检测和去除8 匡婷.纳米技术及材料在污水处理与空气净化中的应用
