秦翰林

（韩城市工业和信息化局，陕西 韩城 715400）

在污水处理环节中，研究人员不断地对各种纳米材料在实际应用中所具有的修复功能和作用环境等方面做了深度研究，为环保部门实际工作的开展奠定了良好的理论基础，为提升污水治理水平提供了更多的技术支持。

1 纳米催化材料的类型和制备方式

纳米催化材料在实际应用过程中，由于材料本身结构与应用环境等方面的不同，可以将其分为碳纳米材料、纳米光催化材料、纳米复合材料等。较之于传统的吸附材料而言，纳米材料在污水处理方面具有明显的优异性，但是由于其研究在整体上还处于前期阶段，在生产成本、处理效果及稳定性等方面还不具备明显的优势，这也是目前相关研究工作开展的重心[1]。纳米材料的制备方式主要有物理法和化学法两种，物理法的具体形式又包括物理粉碎和真空冷凝两种作用形式，化学法则包括水热/溶剂热合成法、沉淀法、浸渍煅烧法、密闭氧化法、气相沉积法等[2-8]。

2 基于碳纳米材料方面的研究

孔令迎[3]在其研究中，利用石墨烯和碳纳米材料制备改性阳极，并将其应用于MFC（微生物燃料电池）中。结果看出，在碳纳米材料应用水平不断提升的背景下，不仅能够提升污水处理的效果，还能够基于污水处理过程利用微生物的催化作用，改变单纯以污水处理为目标的方式，同步完成化学能转变为电能的过程，提升污水处理的经济效益和社会效益。赵菲菲[4]则通过实验的开展，深入研究了光照作用基于石墨烯材料在水中的转化和环境效应的影响，其研究内容主要是对不同氧化程度的氧化石墨烯及其光化学转化产物所具有的表面化学性质和结构差异进行表征。在此基础上，研究者对氧化石墨烯在转化过程、毒性效应和迁移行为等方面进行了深入分析，并开展了部分对应的创新性研究，为提升碳纳米材料的应用水平做出贡献。

3 基于纳米光催化材料方面的研究

光催化材料是纳米催化材料用于污水处理时应用程度最深的基本材料之一，也是研究范围较广、研究较为深入的材料之一。一般情形下，光催化材料能够通过附着于纤维表面而发生作用，但是在大多数材料的作用范围内，随着其负载量的增加，整体催化性能会出现逐步增强至顶峰，随后逐渐降低的现象。通过相应的实验判定出最佳催化性能发生的临界点，是大多数学者关注的重点，也是确保污水处理流程中取得最佳经济效益的临界点。任保胜[5]以碳化植物纤维为载体，利用浸渍煅烧法和溶剂热法来合成污水处理所需要的TiO2/CPF复合光催化剂，发现前一种实验方法所生成的薄膜能够更好的与纤维表面结合在一起，而后者所生成的颗粒则比较小，具有更好的分散性。同时，无论基于何种生产条件，在纳米光催化材料投放量达到一定程度的情形下，纳米材料之间会由于数量过多而相互接触，进而导致整体比表面积下降，利用率降低。黄文艺[6]将纳米ZnO粒子制备成多种不同的形状，在相同实验条件下测定不同形貌纳米材料对焦炭废水的处理效果，认为在片状多孔状态下，当催化材料加入量占废水总质量2%，降解时间控制在30 min左右的情形下，催化材料的吸附性能和处理效果都将处于最优的状态。

4 基于纳米复合材料方面的研究

由于单一种类的催化材料在实际应用中难以达到较好的催化效果，并且在应用于不同种类的污水处理时，还要综合考虑经济效益，因此利用纳米复合材料来进行污水处理，是未来研究的重点方向。李泽雄[7]利用水热法合成CoFe2O4和Ta2O5/CoFe2O4两种光催化材料，并对制备材料进行形貌表征和活性测试，同时对复合材料应用中存在的问题进行分析，其问题主要存在于两个方面：材料的制作周期过长，在降解过程中会有Co2+溶出，从而影响了最终的降解效果。此外，基于纳米铁复合材料的作用，能够在污水处理方面起到良好的催化作用。王苗苗[8]重点研究了纳米铁复合材料对再生水中消毒副产物及其前驱物所具有的去除效能，并对该材料应用于市政二级出水中的实际效果进行了探讨，在达到应用要求的基础上，进一步将实验材料应用在土壤和人工湿地环境中，研究了在相应环境下的作用效果。

5 结语

就目前我国应用于污水处理的纳米材料的整体研究方面而言，理论研究水平与实际应用需求之间还存在较大的差距。根据中国知网相关数据查询，我国学术界在相关方面的研究起始于2000年以后，前期研究内容也多限定在二氧化钛光催化材料相关的研究上，包括其材料制备、应用于医院含菌污水及炸药厂污水处理等方面。但是就整体上来说，在这方面研究的拓展及深入是在2010年之后。随着近些年来国家在污水治理和环境保护等方面的重视力度不断加大，关于这方面的理论研究也开始呈现出多点开花的景象。这些研究结论及其在实际生产中的应用，为我国污水处理水平的提升奠定了良好的基础，但是由于污水本身来源较为复杂，一级处理控制水平较低，无法基于生产来源进行分别处理，也给纳米催化材料的研究工作带来了一定的困难。在未来的发展过程中，污水处理必将成为环境治理工作开展的重要组成部分。相关的控制处理措施也更加完善，这就要求相关学者在做好整体性研究的基础上，不断对研究内容进行细化。针对不同纳米催化材料的特性分析出其具体效果，为达成其应用的社会效益和经济效益奠定基础。