纳米材料在环保中的应用_纳米技术与环境保护

纳米材料在环保中的应用由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“纳米技术与环境保护”。

纳米技术在环保中的应用

李智（广西大学 材料科学与工程 2012级 1209010116）

摘要：综述了纳米技术在环境保护中的应用情况,环境保护是当今生态环境重要课题,传统的污染治理存在着一定的不足。纳米技术在环境保护方面的应用将会给我国乃至全世界在治理环境污染方面带来新的机遇。

Abstract: This paper summarizes the application of nanotechnology in environmental protection, environmental protection is an important iue in today's ecological environment, the traditional pollution control has some shortcomings.The application of nanotechnology in environmental protection will bring new opportunities to our country and the world in the treatment of environmental pollution.关键词：纳米技术；环境保护；应用

Keywords: nano technology;environmental protection;application 1 引言

纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。由纳米技术研制生产出来的纳米材料不仅具有良好的吸附能力、杀菌能力、抗辐射能力，还有十分良好的吸收效果。因为纳米技术自身的优势，人们已将其广泛的应用到了城市环境治理中，并取得了明显的效果，有效的改善了城市的环境水平，其在环保过程中起着重要作用。纳米技术在治理有害气体方面的应用

大气污染一直是各国政府需要解决的难题，空气中超标的二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOC)是影响人类健康的有害气体，纳米材料和纳米技术的应用能够最终解决产生这些气体的污染源问题。工业生产中使用的汽油、柴油以及作为汽车燃料的汽油、柴油等，由于含有硫的化合物在燃烧时会产生SO2 气体，这是SO2 的最大污染源。所以在石油提练中有一道脱硫工艺以降低其硫的含量。纳米钛酸钴(CoTiO3)是一种非常好的石油脱硫催化剂。以半径55nm ～ 70nm 的钛酸钴作为催化活体多孔硅胶或Al2O3 陶瓷作为载体的催化剂，其催化效率极高。经它催化的石油中硫的含量小于0.01 %，达到国际标准。工业生产中使用的煤燃烧时也会产生SO2气体，如果在燃烧的同时加入一种纳米级助烧催化剂不仅可以使煤充分燃烧，不产生一氧化硫气体，提高能源利用率，而且会使硫转化成固体的硫化物，而不产生二氧化硫气体，从而杜绝有害气体的产生。最新研究成果表明，复合稀土化合物的纳米级粉体有极强的氧化还原性能，这是其他任何汽车尾气净化催化剂所不能比拟的。它的应用可以彻底解决汽车尾气中一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的污染问题。以活性碳作为载体、纳米Zr0.5Ce0.5O2粉体为催化活性体的汽车尾气净化催化剂，由于其表面存在Zr4+/Zr3+及Ce4+/Ce3+，电子可以在其三价和四价离子之间传递，因此具有极强的电子得失能力和氧化还原性，再加上纳米材料的表面大、空间悬键多、吸附能力强，因此它在氧化一氧化碳的同时还原氮氧化物，使它们转化为对人体和环境无害的气体———二氧化碳和氮气。而更新一代的纳米催化剂，将在汽车发动机汽缸里发挥催化作用，使汽油在燃烧时就不产生CO 和NOx，无需进行尾气净化处理。

[1]3 纳米技术在水污染治理中的应用 3.1 处理无机污染废水

重金属是一种十分有价值的资源，在我国的生产生活中具有十分重要的作用。然而由于在重金属开采与工业生产中人们没有做好相应的技术处理措施，致使大量的重金属资源流失，其中一部分流失的重金属会进入水中，造成水资源的严重污染。而受污染的水会通过各种渠道对环境与人们的身体健康造成不良的影响与危害。而利用纳米技术中的纳米粒子对无机污染废水进行处理，能够对水中的重金属粒子进行还原，使其形成重金属结晶体。这样一来，就既有效的使水资源变得更加清洁健康，而且也在另一程度上实现了对重金属的回收，减少了资源浪费，可谓是一举两得。

3.2 处理有机污染废水

科学研究已经证明，作为光催化剂原料的TiO2 能够有效的对被氧化水中的有机物质进行降解。相关科研机构已经证实，纳米光催化剂能够对污染水中的八十多种有机污染物质进行降解处理，通过光化学反应使这些有毒物质变为对环境和人力无危害的物质，从而有效的实

[2]现对环境中有机污染废水的净化。提高环境中水的健康清洁程度。

3.3 对自来水进行净化处理

新型纳米级净水剂的吸附能力和絮凝能力是普通净水剂AL2O3 的十到二十倍。新型纳米净水剂通过对纳米磁性物质、纤维物质以及活性炭装置的利用，能够很好的实现对水中悬浮颗粒以及各种杂质的吸附，使水中的异味和铁锈等物质得以去除干净，从而实现对自来水的全面净化。在此基础上，人们还可以利用带有纳米孔径的处理膜和带有不同纳米孔径的陶瓷小球处理装置，来实现杀灭自来水中细菌、病毒的目的，从而进一步提高饮用纯净水的卫生安全质量，并且在这一过程中，水中的各种矿物质元素并不会被吸附掉，而是能够最终保存在水中，提高自来水的矿物活性成分含量。纳米技术在其它环保领域中的应用 4.1 纳米技术在城市固体废物处理方面的应用

纳米技术在城市固体废物处理方面所发挥的作用主要体现在以下两个方面：首先，利用纳米技术能够很好的实现对橡胶、塑料以及印刷电路板等固体废物的处理。人们通过利用纳米技术对这一类型的固体废物进行再加工，使其形成微粉颗粒，并将其中夹杂的各种杂物、异物去除，就能使这些由橡胶、塑料等制成的微粉颗粒原料得以循环利用，提高资源利用率。第二，利用纳米TiO2 催化技术加速城市废物的降解速度，从而有效缓解城市垃圾量不断加

[3]大给城市环境污染治理带来的压力。

4.2 纳米技术在防止电磁波辐射方面的应用

电子信息科技的发展使得电磁场、电磁波等在城市中的运用越来越普遍。而研究发现，电磁场发出的电磁波在很大程度上会对人的神经系统造成一定的不利影响、威胁人们的生命健康安全。而纳米技术与纳米材料的出现则有效缓解了电磁波问题带给人们的压力。人们通过在墙体中安装纳米材料的方式来提高建筑的抗辐射能力，从而保证生活在建筑内的人免受电[4]磁波的干扰与辐射。4.3 纳米技术在噪声控制方面的应用

随着科学技术与社会经济的发展，城市中的人口聚集程度也越来越高。喧闹的人群、发达的工业生产、汽车等都在很大程度上加剧了城市噪音的强度。科学家们已经通过相关的科学研究与实验证实，当噪声污染达到一定级别时很可能对人类的身体健康造成不利影响，重者[5]甚至会造成人的死亡。一般来说，飞机、轮船、汽车以及工厂中的某些机械在启动状态下，其噪声可达到上百分贝，导致环境噪声污染的形成。而将纳米技术应用到这些机械设备中，能够有效降低机械设备之间的摩擦作用力，从而有效降低噪声的分贝，实现对噪声污染的有效控制。利用纳米科技研发出的润滑剂应用到机械设备后，不仅能降低机械运行时的噪声，[6] [7]还可以促进机械运行寿命的延长。结语

纳米科学技术是一门新兴的学科，是21世纪的前沿学科，它会对环境保护产生重要的影响，有着广阔的应用前景，甚至会改变人们传统的环保理念。利用纳米技术对解决全球性的水污染问题将起到极其重要的作用。可以预见，随着科学研究工作的不断深入和应用水平的不断提高，纳米技术解决环境污染问题将成为未来环境保护发展的必然趋势。本文主要对纳米技术在大气环境、水污染治理以及其他环境保护领域中的应用进行了细致的介绍与分析，希望能够有效提高我国的环境保护质量。

参考文献

[1] 斌峰.纳米材料与技术在环保中的应用[J].物理与工程,2004.[2] 光焕竹,冯树文,杨培霞等.纳米材料在环境保护和环境治理方面的应用[J].化学工程师,2012.[3] 徐悦华,古国榜,林新花等.光催化降解有机磷农药中甲胺磷的降解效率的 测定[J].重庆环境科学,2011.[4] 覃爱苗,廖雷.纳米技术及纳米材料在环境治理中的应用[J].中山大学学报(自然科学版),2013.[5] 张汝冰,刘宏英,李风生等.均匀沉淀法制备纳米TiO2 及其在环保方面的 应用[J].环境化学,2010.[6] 符小荣,张校刚,宋世庚等.TiO2 /Pt/Gla 纳米薄膜的制备及对可溶性染料 的光电催化降解[J].应用化学,2011.[7] 尹文沛,戴育民.纳米技术及纳米材料在环境治理中的应用[J].科技风，2014.