利用拉曼光谱检测污水意义

① 纳米二氧化钛如何应用到饮用水处理上

随着新污染源的出现，水质检验面临许多新的挑战，比如污染物的低浓度、高复杂性等． 如何开发低成本、快速的检测方法，是当下水质检测研究的热点． 而对于诊断消毒、生物膜控制，微生物快速检测是一个主要的研究热点，而这一切都需要开发先进传感器来提供高效、及时响应和靶向治疗．纳米材料和识别试剂的有效集成( 抗体、适配子、碳水化合物和抗菌蛋白等) 能够对微生物检测具有快速、灵敏和高选择性． 纳米材料利用它们独特的电化学、光学和磁学性质，能够提高传感响应的灵敏性和响应速度，实现多通道靶向检测． 磁性纳米粒子和碳纳米管可用来做样品浓缩和纯化，提高检测响应速度． 量子点( Quantum dots，QDs) 、染料掺杂的纳米粒子、贵金属纳米粒子和磁性纳米粒子已经被广泛应用于传感研究． 量子点有宽的吸收谱和稳定的、窄的荧光发射谱，这种发射谱随着纳米粒子的大小和化学组成而发生改变． 在同一个激发光源下，可以利用多通道实现目标分子的检测． 对于染料掺杂硅和聚合物纳米粒子，由于大量染料分子被限制到单个纳米粒子上，所以表现出较高的荧光强度． 贵金属纳米粒子( 纳米金、纳米银等) 利用共振表面等离子基元借助光响应可以检测出病原体． 这主要是利用纳米粒子团聚的变化或折射因子的改变． 贵金属纳米粒子还能够增强表面拉曼光谱． 增强因子能够达到1014，所以常常能用于单分子检测． 碳纳米管是另一种优良的电极材料和场效应晶体管． 将碳纳米管包裹在普通电极上( 任意、垂直) 或形成纳米阵列电极，这样就提高了分析物与检测器的相互作用、缩短电子转移距离，从而提高检测性能．
传统的消毒剂( 氯气、臭氧等) 很大程度上会造成对水质的二次污染，从而危害公众的饮水健康． 因此需要通过技术创新来形成没有副作用、或副作用较小的消毒剂． 纳米银、纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米氧化铈、碳纳米管和富勒烯等纳米材料具有较强的抗菌性． 所以这些纳米粒子或通过释放自身有毒的金属离子( 纳米银、纳米氧化锌) ，或直接接触细胞膜( 碳纳米管、碳60、纳米氧化铈) ，或形成反应活性氧( 纳米二氧化钛、富勒醇、氨代富勒烯)，实现对微生物生长的钝化． 在此过程中会形成极少量有毒的副产品． 纳米银经常作为一种point-of-use( POU) 的水处理材料． 因为它表现出强的、宽谱和低毒的抗菌活性． 纳米银的这种抗菌活性主要通过Ag + 的释放，释放出的Ag + 能够与蛋白中的巯基( － SH) 和DNA 中的磷具有很好的键合作用，从而起到抑制微生物生长的作用．碳纳米管的纤维结构、抗菌活性和导电性能够应用到抗菌膜中． 碳纳米管和其他碳纳米材料的抗菌作用主要涉及到细胞膜的紊乱和电子结构的氧化扭曲． 短、分散和小直径的金属化碳纳米管毒性更大． 碳纳米管过滤膜也借助电化学过程，在小伏间歇性电压的作用下，通过氧化可以机械捕获病毒． 在电泳过程中，致使病毒朝碳纳米管移动．另一种纳米材料水处理方法是利用太阳光，通过光催化来降解有机污染物和失活病毒． 目前研究的焦点主要集中在增强纳米材料的量子产率、光催化循环次数和设计优化光反应中心． 然而，目前研究结果做到通过靶向吸附来高选择性催化． 提高其催化的选择性，主要依赖于表面化学裁剪光催化设计．