納米材料在保護環境方面的論文

納米材料在保護環境方面的論文

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

　　關鍵詞：納米材料； 環境保護； 應用

　　1引言

　　隨著納米技術的飛速發展,納米材料的合成和使用正日益增加，并且在電子、紡織、醫藥、化妝品、建筑、環保等行業，納米材料都得到了廣泛的應用。

　　2納米材料定義

　　根據美國試驗與材料協會(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 納米材料在環境保護中的應用

　　3.1 水環境保護

　　在水環境保護方面，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化為H2O和CO2 等無污染的小分子物質。

　　（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，正逐漸成為工業化技術，這為環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 大氣環境保護

　　（1）用作煤炭助燃催化劑

　　工業用煤燃燒后也會產生SO2氣體，如加入納米級助燃催化劑則不僅可使煤充分燃燒，不產生CO氣體，提高能源利用率，而且會使硫轉化為固體硫化物，而不產生SO2氣體，從而消除有害氣體的產生［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，提高發動機性能并延長其壽命，減少尾氣中有害物質的排放，保護環境。

　　（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境帶來的壓力,避免了因焚燒處理而帶來的二次環境污染問題。

　　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生，從而從源頭上遏制污染的發生。

　　（2）監測環境污染

　　利用納米技術研制的碳納米管可以用于監測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

　　運用納米技術開發的潤滑劑，既能在物體表面形成永久性的固態膜，產生極好的潤滑作用，得以大降低機器設備運轉時的噪聲，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境污染治理中的應用成為環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、傳輸、轉化和與其它物質相互作用的規律研究。

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

　　（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, 徐現波, 文作和. 納米材料及其應用[J]. 合作經濟與科技, 2005 (07X): 18-19. ［5］李常艷, 武鵬, 胡瑞生, 等. 納米材料在環境保護方面的應用[J]. 內蒙古科技與經濟, 2003 (5): 74-74.

　　［6］孫萬明, 徐現波, 文作和. 納米材料及其應用[J]. 合作經濟與科技, 2005 (07X): 18-19. ［7］任清褒, 麻錦紅, 周振春. 納米材料及技術在環境保護領域的應用現狀和前景[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. 納米材料在污染環境修復中的生態毒性研究進展[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2010, 21(11): 2986-2991.

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