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水处理与废水处理中的纳米技术 || 半导体纳米粒子在去除废水中有机污染物或染料方面的应用

DOI：10.1016/B978-0-12-813902-8.00013-7 出版年份：2019 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 由于工业化快速发展、人口增长和长期干旱，对纯净水的需求不断增加而水源却日益短缺，这已成为全球性问题。工业发展产生多种有机产物，这些物质往往难以降解。工业废水中含有各种化学物质，尤其是合成染料。例如纺织业在生产过程中通过不同工序将染料浸入纺织纤维，会产生大量废水，其中含有大量洗涤剂、染料、微纤维（纤维素、羊毛和合成纤维）以及无机盐。这种污染物负荷极高的残留水会对自然水体造成污染。目前纺织业使用的染料中超过50%为单偶氮、双偶氮和三偶氮染料，鉴于其化学稳定性（难降解性）及对生态系统的负面影响，工厂排放废水中脱色规定的制定已成为全球热议话题。即使废水中染料浓度极低也极易被察觉，且这些纺织染料的降解产物通常具有致癌性。这类废水具有高色度、高生化需氧量(BOD)和高化学需氧量(COD)负荷，以及高溶解性有机物(DOM)浓度的特征。染料是能吸收可见光波长范围(400-700纳米)的芳香族化合物。染料分子由发色团（分子中能吸收光的部分，即吸色配位基团）和共轭体系（具有交替双键与单键的结构）组成。发色团包含碳碳双键(C=C)、碳氧双键(C=O/羰基)、偶氮基团(-N=N-)或硝基(-NO2)。溶解性有机物(DOM)是指包含碳水化合物或多糖、氨基酸或肽/蛋白质、脂类、腐殖物质及人为有机污染物等多种有机物质的复杂混合物，它在饮用水处理厂(DWTPs)和污水处理厂(WWTPs)中对处理效能和出水水质具有重要影响，且普遍存在于各类水体中。DOM的存在不仅影响现行排放标准，更为废水修复带来重大挑战。
作者： Omme Kulsum Nayna，Shafi M. Tareq
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究半导体纳米粒子在去除废水中有机污染物或染料方面的应用。

研究成果

半导体纳米粒子，特别是二氧化钛（TiO?）、三氧化二铁（Fe?O?）和氧化锌（ZnO），在废水有机污染物及染料的光催化降解方面展现出良好效果。这些材料通过利用太阳能提供了一种绿色技术途径，但仍需解决带隙限制及潜在环境影响等挑战。未来研究应聚焦于开发经济高效的合成方法，并提升光催化剂对可见光的活性。

研究不足

二氧化钛等光催化剂的使用受限于其较宽的禁带宽度，需要紫外线激活，而紫外线仅占太阳光谱的一小部分。若未妥善封装或回收，纳米颗?？赡艽椿肪澈徒】捣缦铡７纤剩ò╬H值及其他污染物的存在）会影响光催化过程的效率。

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