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为解决印度泰米尔纳德邦蒂鲁吉拉伯利区卡弗里河污染问题，研究人员开展了利用 TiO2纳米材料处理河水的研究。结果显示，TiO2纳米材料能显著降低水中 EC、TDS、BOD、COD，提升 DO。这为改善水质提供了新途径。
在印度泰米尔纳德邦，卡弗里河是当地极为重要的水源，承载着灌溉与饮用的重任，与居民生活和地区农业发展息息相关。然而，随着工业化、城市化和农业的快速发展，这条河流正面临着前所未有的污染危机。未经处理的污水、农业径流和工业废水大量排入河中，致使河水中生物需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）等污染物浓度飙升，溶解氧（DO）含量急剧下降，不仅危害了水生生物的生存，也严重威胁着居民的用水安全。
在这样严峻的形势下，为了探寻有效的河流污染治理方案，来自国外的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦于 TiO2纳米材料，试图利用其独特的光催化性能来净化卡弗里河的污水。该研究成果发表在《Desalination and Water Treatment》上。
研究人员在 2021 年季风来临前，从卡弗里河的 20 个监测站采集了水样。在样本采集过程中，他们使用精心清洁并预先填充蒸馏水的 1 升聚乙烯瓶，严格按照标准方法操作，以确保水样的准确性和可靠性。采集后，对水样的 pH、电导率（EC）、总溶解固体（TDS）、总硬度、溶解氧、生化需氧量、化学需氧量等多种物理化学参数进行了测定。
为了深入了解 TiO2纳米材料的特性，研究人员运用了多种先进的分析技术，如动态光散射（DLS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外 - 可见光谱（UV-vis）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等。通过这些技术，对 TiO2纳米材料的结构、光学和表面性质进行了全面表征。
在光催化实验环节，研究人员定制了专门的光催化反应器。在 500mL 采集的河水中加入浓度为 0.5g/L 的 TiO2纳米颗粒，利用磁力搅拌器以 300rpm 的速度持续搅拌，确保溶液均匀。同时，使用波长为 365nm 的紫外灯，距离溶液表面 5cm 进行照射，并将溶液 pH 调节至 7，以优化 TiO2的光催化活性。在反应过程中，定期抽取水样，过滤后分析关键水质参数。
研究结果令人振奋。在水质参数方面，卡弗里河的水质量状况不容乐观。pH 值部分超出世界卫生组织（WHO）推荐的 6.5 - 8.5 范围，EC、TDS、总硬度、BOD、COD 等指标均远超 WHO 标准，这表明河水中存在大量的无机物质、有机污染物和矿物质，对生态系统和人类健康构成严重威胁。
而经过 TiO2纳米材料光催化处理后，水质得到了显著改善。EC 降低了 32%，TDS 降低了 40%，BOD 降低了 60%，COD 降低了 55%，同时 DO 增加了 45%。这充分证明了 TiO2纳米材料在净化河水方面的高效性。
在相关性分析中，研究人员发现了关键水质参数之间的显著关系。例如，EC 和 TDS 之间呈高度正相关，BOD 和 COD 之间呈强正相关，这为进一步理解河水污染的内在联系提供了依据。此外，通过计算钠百分比并结合 Wilcox 图分析，发现大部分水样适合灌溉，但部分水样因钠含量较高需谨慎使用。
在 TiO2纳米材料特性研究中，DLS 分析显示其平均流体动力学直径为 136.4nm，多分散指数（P.I.）为 0.209，表明粒径分布相对较窄，在溶液中分散性和稳定性良好。FTIR 光谱证实了 TiO2的形成及表面多种功能基团的存在，这些基团在光催化过程中对与有机污染物的相互作用起到重要作用。UV-vis 分析得出 TiO2的带隙为 3.35eV，使其适合用于水修复应用。SEM 和 AFM 分析显示 TiO2纳米颗粒呈球形且分布均匀，表面具有一定粗糙度。P-XRD 分析表明所制备的 TiO2为锐钛矿相，无杂质，颗粒尺寸约为 25.9nm。XPS 和 BET 分析则进一步揭示了其表面化学组成、氧化态和高比表面积、介孔结构等特性，这些特性有助于提高其光催化活性和污染物去除效率。
研究结论表明，TiO2纳米材料在卡弗里河污水治理中展现出巨大的潜力，能够有效降低水中的污染物浓度，提升水质。这一研究成果为河流污染治理提供了新的技术手段和理论支持，为实现水资源的可持续利用奠定了基础。然而，研究人员也指出，为了维持河流长期稳定的水质，持续的监测和综合的水管理策略不可或缺。需要将先进的水处理技术、有效的废物管理和公众意识提升相结合，共同保护河流生态系统，保障居民的用水安全。这项研究不仅为解决卡弗里河的污染问题带来了希望，也为全球范围内类似河流污染治理提供了宝贵的参考范例。
