纳米银材料的净水性能研究综述

doi:10.11988/ckyyb.20231023

raybet体育在线院报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (11): 41-48.DOI: 10.11988/ckyyb.20231023

纳米银材料的净水性能研究综述

李强¹^,²(), 黄茁¹^,²(), 金雅璇², 冯骞³, 贾宝杰²

¹ raybet体育在线科技成果推广中心,武汉 430010
² 武汉长江科创科技发展有限公司,武汉 430010
³ 河海大学环境学院,南京 210024

收稿日期:2023-09-19 修回日期:2024-04-30 出版日期:2024-11-01 发布日期:2024-11-01
通信作者:
黄茁(1970-),男,湖北武汉人,正高级工程师,博士,研究方向为污染治理。E-mail: huangzhuo03@hotmail. com
作者简介:
李强(1972-),男,山东茌平人,正高级工程师,硕士,研究方向为矿物材料。E-mail: 449636641@qq.com
基金资助:
中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(CKSF2023400/TG8)

A Comprehensive Review on the Water Purification Performance of Silver Nanoparticles

LI Qiang¹^,²(), HUANG Zhuo¹^,²(), JIN Ya-xuan², FENG Qian³, JIA Bao-jie²

¹ Center for Science and Technology Achievement Promotion, Changjiang River Scientific Research Institute, Wuhan 430010,China
² Wuhan Changjiang Kechuang Technology Development Co.,Ltd.,Wuhan 430010, China
³ College of Environment, Hohai University, Nanjing 210024, China

Received:2023-09-19 Revised:2024-04-30 Published:2024-11-01 Online:2024-11-01

摘要/Abstract

摘要：

供水水质安全一直是社会热门话题,纳米银对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等数十种致病微生物都有明显的抑制和灭活作用,在水处理方面具有巨大的应用潜力。聚焦纳米银材料的净水性能,介绍了纳米银材料的净水原理,对于纳米银净水材料的研究进行了整理分析,探讨了目前纳米银净水材料的研究现状,分析了纳米银的生物毒性及环境风险,对纳米银净水技术的应用前景进行了展望。研究成果可为应急水处理、水质安全保障、新型净水技术、纳米银复合材料等相关领域研究提供思路与建议。

关键词: 纳米银, 复合材料, 净水技术, 生物毒性

Abstract:

The safety of water supply quality is a perennial concern in society. Silver nanoparticles (AgNPs) have demonstrated significant inhibitory and inactivating effects on a variety of pathogenic microorganisms (e.g., Escherichia coli and Staphylococcus aureus), thereby underscoring their substantial potential for application in water treatment technologies. This study focuses on the water purification efficacy of AgNPs, elucidating the working mechanisms of AgNPs composite materials in water purification. It systematically organizes and analyzes the research on nanosilver materials for water purification, offering an in-depth exploration of the current state of the art in this field. The biological toxicity and environmental risks associated with nanosilver have been analyzed, along with the prospective application of AgNPs in water purification. The findings of this work offer some insights and recommendations for studies endeavors in the realms of emergency water treatment, assurance of water quality safety, novel water purification technologies, and the development of AgNPs composite materials.

Key words: silver nanoparticles, composite materials, water purification technology, biotoxicity

中图分类号:

P342+4

李强, 黄茁, 金雅璇, 冯骞, 贾宝杰. 纳米银材料的净水性能研究综述[J]. raybet体育在线院报, 2024, 41(11): 41-48.

LI Qiang, HUANG Zhuo, JIN Ya-xuan, FENG Qian, JIA Bao-jie. A Comprehensive Review on the Water Purification Performance of Silver Nanoparticles[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2024, 41(11): 41-48.

材料名称	试验菌种	灭菌率	实验形式	实验条件
纳米银- 四氧化三铁	大肠杆菌	99.99%	平板实验
纳米银- 活性炭纤维	大肠杆菌、金黄色葡萄球菌	99.99%	柱试验	0.5 L/min
纳米银- 聚吡咯	大肠杆菌、金黄色葡萄球菌	100%	琼脂扩散板测试	6 h
纳米银- 聚氨酯泡沫	大肠杆菌	100%	过滤实验
纳米银- APTES陶瓷	大肠杆菌	100%	流量试验	0.01 L/min
纳米银甲基丙烯酸聚合物微球	大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌	100%	培养基	4 h
银纳米线- 碳纤维布	大肠杆菌、 MS2	99.99%	琼脂平板试验
银纳米粒- 海藻酸盐复合珠	大肠杆菌	100%	柱试验	1 min
纳米银高吸水性低温凝胶	大肠杆菌、枯草芽孢杆菌	减少2.5× 10⁵ 减少10⁷	直接接触	15 s
AgNPs- APES	大肠杆菌	100%	接触杀菌	20 min
AgNPs- SiO₂	MS2、 MNV	100%	柱试验	6 h
纳米银滤纸	大肠杆菌、粪肠球菌	减少10⁶ 减少10³	过滤	100 mL/(10 min)
纳米银- 木炭	大肠杆菌、伤寒沙门氏菌、枯草芽孢杆菌	99.999%	4 V电压场下的过滤	3.8×10³ L/(m²·h)

材料名称	试验菌种	灭菌率	实验形式	实验条件
纳米银- 四氧化三铁	大肠杆菌	99.99%	平板实验
纳米银- 活性炭纤维	大肠杆菌、金黄色葡萄球菌	99.99%	柱试验	0.5 L/min
纳米银- 聚吡咯	大肠杆菌、金黄色葡萄球菌	100%	琼脂扩散板测试	6 h
纳米银- 聚氨酯泡沫	大肠杆菌	100%	过滤实验
纳米银- APTES陶瓷	大肠杆菌	100%	流量试验	0.01 L/min
纳米银甲基丙烯酸聚合物微球	大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌	100%	培养基	4 h
银纳米线- 碳纤维布	大肠杆菌、 MS2	99.99%	琼脂平板试验
银纳米粒- 海藻酸盐复合珠	大肠杆菌	100%	柱试验	1 min
纳米银高吸水性低温凝胶	大肠杆菌、枯草芽孢杆菌	减少2.5× 10⁵ 减少10⁷	直接接触	15 s
AgNPs- APES	大肠杆菌	100%	接触杀菌	20 min
AgNPs- SiO₂	MS2、 MNV	100%	柱试验	6 h
纳米银滤纸	大肠杆菌、粪肠球菌	减少10⁶ 减少10³	过滤	100 mL/(10 min)
纳米银- 木炭	大肠杆菌、伤寒沙门氏菌、枯草芽孢杆菌	99.999%	4 V电压场下的过滤	3.8×10³ L/(m²·h)

材料名称	反应机制	污染物	浓度	反应时间
纳米银- 石墨烯气凝胶	催化还原	四硝基苯酚	10 mmol/L	12 h
Ag-MgO 复合材料	催化还原	2,4-二硝基苯基肼、 MO	10.076 mmol/L 0.03 mmol/L	3 min 30 s
AgNPs- TiO₂	催化还原	三氯生	0.5~15.0 mg/L	120 min
TiO₂- AgNPs 复合材料	光催化	环丙沙星	1.0 mmol/L	15 000 s
Fe₃O₄@PDA@Ag	光催化	MB、MO	200 mg/L	120 min
Fe₃O₄@TiO₂@ PDA/SiW11V- Ag磁性微球	光催化	MO、 Cr(VI)	15 mg/L MO、 500 mg/L K₂Cr₂O₇	120 min
Ag/AgCl@TNT	吸附	CV	115 mg/L
BTO/Ag/APO	吸附光催化	MB、CV、酸性铬蓝、伊红、苯酚、 Cr(VI)	200 mg/L (MB、CV、 CB和伊红)、 50 mg/L (苯酚和 Cr(VI))	300 min 120 min
Ag-NPs@ ZIF-8s/P- OCBs	吸附和催化还原	RhB、MB	150 mg/L	10 min
Ag/TiO₂/ RGO催化剂	光催化	MO	10 μg/L	90 min

材料名称	反应机制	污染物	浓度	反应时间
纳米银- 石墨烯气凝胶	催化还原	四硝基苯酚	10 mmol/L	12 h
Ag-MgO 复合材料	催化还原	2,4-二硝基苯基肼、 MO	10.076 mmol/L 0.03 mmol/L	3 min 30 s
AgNPs- TiO₂	催化还原	三氯生	0.5~15.0 mg/L	120 min
TiO₂- AgNPs 复合材料	光催化	环丙沙星	1.0 mmol/L	15 000 s
Fe₃O₄@PDA@Ag	光催化	MB、MO	200 mg/L	120 min
Fe₃O₄@TiO₂@ PDA/SiW11V- Ag磁性微球	光催化	MO、 Cr(VI)	15 mg/L MO、 500 mg/L K₂Cr₂O₇	120 min
Ag/AgCl@TNT	吸附	CV	115 mg/L
BTO/Ag/APO	吸附光催化	MB、CV、酸性铬蓝、伊红、苯酚、 Cr(VI)	200 mg/L (MB、CV、 CB和伊红)、 50 mg/L (苯酚和 Cr(VI))	300 min 120 min
Ag-NPs@ ZIF-8s/P- OCBs	吸附和催化还原	RhB、MB	150 mg/L	10 min
Ag/TiO₂/ RGO催化剂	光催化	MO	10 μg/L	90 min

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A Comprehensive Review on the Water Purification Performance of Silver Nanoparticles

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