納米材料在保護環(huán)境方面的論文

納米材料在保護環(huán)境方面的論文

　　摘要： 隨著納米科技迅猛發(fā)展，越來越多的人開始關注并研究納米材料的環(huán)境行為，本文綜述了納米材料的定義以及納米材料在環(huán)境保護中的應用。

　　關鍵詞：納米材料； 環(huán)境保護； 應用

　　1引言

　　隨著納米技術的飛速發(fā)展,納米材料的合成和使用正日益增加，并且在電子、紡織、醫(yī)藥、化妝品、建筑、環(huán)保等行業(yè)，納米材料都得到了廣泛的應用。

　　2納米材料定義

　　根據(jù)美國試驗與材料協(xié)會(the American Society for Testing and Materials)和英國標準學會(the British Standards Institution)的定義，納米材料是指任一維尺寸小于100nm的材料[1]。 3 納米材料在環(huán)境保護中的應用

　　3.1 水環(huán)境保護

　　在水環(huán)境保護方面，納米材料及技術可以應用于以下幾個方面：

　　（1）減少水資源消耗。

　　用納米TiO2處理后的化學纖維制作的衣服、窗簾和帳篷等能起到自潔作用，不需使用化學洗滌劑清洗，從而降低了污水的排放量，同時減少了水資源的消耗。

　　（2）水的凈化處理。

　　使用納米材料的光催化方法，可使許多難降解的污染物轉(zhuǎn)化為H2O和CO2 等無污染的小分子物質(zhì)。

　　（3）用于有機物廢水處理。

　　利用TiO2、ZnO等半導體對有機污染物進行光催化降解，最終生成無毒無味的CO2、H2O及一些簡單的無機物，正逐漸成為工業(yè)化技術，這為環(huán)境污染的消除開辟了廣闊的前景。

　　（4）用作納米凈水劑。

　　一種新型的納米級凈水劑具有很強的吸附能力，它的吸附能力和絮凝能力是普通凈水劑三氯化鋁的10～20倍。

　　（5）抑制藍藻生長。

　　研究表明，改性納米TiO2具有較強的氧化能力，對滇池藍藻的微囊藻膠群體、葉綠素以及超氧化物歧化酶活性等可產(chǎn)生明顯的破壞性影響，從而可顯著抑制藍藻生長［2］。

　　3.2 大氣環(huán)境保護

　　（1）用作煤炭助燃催化劑

　　工業(yè)用煤燃燒后也會產(chǎn)生SO2氣體，如加入納米級助燃催化劑則不僅可使煤充分燃燒，不產(chǎn)生CO氣體，提高能源利用率，而且會使硫轉(zhuǎn)化為固體硫化物，而不產(chǎn)生SO2氣體，從而消除有害氣體的產(chǎn)生［3］。

　　（2）用作石油脫硫催化劑

　　納米鈦酸鈷(CoTiO3)是一種非常好的石油脫硫催化劑，以半徑為55～70nm的鈦酸鈷合成的催化活體多孔硅膠或以Al2O3陶瓷作為載體的催化劑,其催化效率極高。

　　（3）用作汽車尾氣凈化催化劑

　　復合稀土化合物的納米級粉體有極強的氧化還原性能,這是其它任何汽車尾氣凈化催化劑都不能比擬的，它的應用可以徹底解決汽車尾氣中CO和NOx的污染問題。

　　（4）用作納米燃油添加劑

　　納米燃油添加劑可以大幅增加動力，降低燃油消耗，提高發(fā)動機性能并延長其壽命，減少尾氣中有害物質(zhì)的排放，保護環(huán)境。

　　（5）治理大氣污染

　　利用納米TiO2的光催化作用可將這些氣體氧化成硝酸和硫酸,在降雨過程中除去,從而達到降低大氣污染的目的。［5］［4］。

　　3.3 城市垃圾處理

　　（1）減少廢物的產(chǎn)生

　　納米材料的可回收、可生物降解等特性，可以提高食品包裝的重復利用度、減輕環(huán)境污染［6］。

　　（2）處理城市垃圾

　　納米TiO2可以加速城市生活垃圾的降解,其降解速度是大顆粒TiO2的10倍以上,從而可解決大量生活垃圾給城市環(huán)境帶來的壓力,避免了因焚燒處理而帶來的二次環(huán)境污染問題。

　　3.4其它

　　（1）控制污染源

　　污染的預防是指有效地使用原材料、能源、水及其他資源以減少或消除廢物的產(chǎn)生，從而從源頭上遏制污染的發(fā)生。

　　（2）監(jiān)測環(huán)境污染

　　利用納米技術研制的碳納米管可以用于監(jiān)測NOx,可在室溫下工作，造價低廉，而且體積小［7］。

　　（3）紫外線屏蔽

　　納米TiO2具有很強的散射和吸收紫外線的能力，尤其是對人體有害的中長波紫外UVA、UVB(320～400nm,290～320nm)的吸收能力很強，效果比有機紫外吸收劑強很多，并且可透過可見光。

　　（4）噪聲控制

　　運用納米技術開發(fā)的潤滑劑，既能在物體表面形成永久性的固態(tài)膜，產(chǎn)生極好的潤滑作用，得以大降低機器設備運轉(zhuǎn)時的噪聲，又能延長它的使用壽命［8］。

　　4 結論與展望

　　近年來納米材料在環(huán)境污染治理中的應用成為環(huán)境污染治理研究的新熱點，并且取得了一些重要成果［9］。在今后的研究中，需要進一步加強：

　　（1） 不同納米尺度修復劑在土壤、水體中的存在狀態(tài)、傳輸、轉(zhuǎn)化和與其它物質(zhì)相互作用的規(guī)律研究。

　　（2）土壤、水體中不同納米尺度物質(zhì)的探測和表征方法，建立納米尺度有毒化學物質(zhì)的數(shù)據(jù)庫，進一步明確劃分納米尺度有毒化學物質(zhì)的范圍，以利于重點防范這些物質(zhì)在生產(chǎn)和應用過程中對環(huán)境安全造成的危害。

　　（3）需探索有效的納米材料安全評價方法，建立統(tǒng)一的納米材料毒理學實驗方法、技術及安全標準，為納米材料的生物毒性機制研究提供保障。

　　5參考文獻

　　［1］Klaine S J, Alvarez P J J, Batley G E, et al. Nanomaterials in the environment: behavior, fate, bioavailability, and effects[J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2008, 27(9): 1825-1851. ［2］周麗娟,尹海川,陳小蘭,等. 載Pt 納米TiO2 抑制滇池藍藻生長的研究[J].云南大學學報(自然科學版),2005,27(4) :361-364.

　　［3］胡偉武, 馮傳平. 納米材料和納米技術在環(huán)境保護方面的應用[J]. 化工新型材料, 2007, 34(11): 14-16.

　　［4］孫萬明, 徐現(xiàn)波, 文作和. 納米材料及其應用[J]. 合作經(jīng)濟與科技, 2005 (07X): 18-19. ［5］李常艷, 武鵬, 胡瑞生, 等. 納米材料在環(huán)境保護方面的應用[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟, 2003 (5): 74-74.

　　［6］孫萬明, 徐現(xiàn)波, 文作和. 納米材料及其應用[J]. 合作經(jīng)濟與科技, 2005 (07X): 18-19. ［7］任清褒, 麻錦紅, 周振春. 納米材料及技術在環(huán)境保護領域的應用現(xiàn)狀和前景[J]. 麗水學院學報, 2005, 27(2): 28-32.

　　［8］戴曉峰. 納米技術在環(huán)境保護中的應用[J]. 生物學雜志, 2008 (4): 61-62.

　　［9］王搖萌. 納米材料在污染環(huán)境修復中的生態(tài)毒性研究進展[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2010, 21(11): 2986-2991.

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