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纳米材料在环保方面的应用主要内容引言引言污水治理方面污水治理方面空气污染治理方面空气污染治理方面生活固体垃圾处理方面生活固体垃圾处理方面总结总结引言 环保问题不仅涉及到国民经济的可持续发展，而且它更与人民的生活休戚相关，因此保护好环境成了当前的重要任务。随着纳米技术不断发展，纳米材料的控制污染源方面可起到关健性的作用。污水治理方面 污水中通常含有有毒有害物质、异味污染物、细菌、病毒等。传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，纳米技术的发展和应用可以彻底解决这一问题。纳米材料在环保中的应用主要与纳米粒子的化学催化和光催化特性有关。TiO2等金属氧化物等纳米粒子作为光催化剂来进行水处理问题；不仅可降解污水中有机污染物（如：印染废水、农药废水、含油废水、氯代有机物废水、制药废水等），还可以降解水中的无机污染物（如：含铅废水、含铬废水、含氰废水、含汞废水、含NO2-废水等）1。如图所示，光催化反应器2。纳滤膜(Nanofiltration Membranes)的孔径范围大约在1-5个纳米左右，膜的截留分子量约为200-2000。纳滤膜大多是复合膜，其表面分离层由聚电解质构成，能截留高价盐而透过单价盐，能截留分子量100以上的有机物而使小分子有机物透过膜，实现高相对分子量和低相对分子量有机物的分子量。利用纳滤膜技术可方便地把废水处理成工业回用水3。利用纳米TiO2表面具有超亲水性和超亲油性的特点，在玻璃表面涂覆纳米TiO2可以制成自清洁外墙玻璃；具有防污、防雾、易洗、易干、自清洁等功能45。最近几年才发展起来的所谓零价纳米Fe粒子对于地下水处理的问题。应用金属Fe于环境治理的最主要原因是因为Fe没有任何毒性，而且价廉6。零价纳米Fe粒子在含有氯化物有机化合物和金属离子的许多环境污染中是很有效的还原剂和催化剂，几乎所有的卤化碳氢化合物都能被纳米Fe还原为碳氢化合物；此外，像NO3-、Cr2O27-等阴离子，Ni2+、Hg2+等重金属离子以及UO22+等放射性核都可以成功地予以转变。空气污染治理方面降解大气中的污染物：工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多，性质复杂，有硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。汽车排放的废气主要有CO、SO2、氮氧化物和碳氢化合物等，前3种物质的危害性很大。降解室内空气中的污染物：近年来，随着室内建筑装饰材料和家用化学物质的大量使用，室内空气有机物的浓度高于室外，甚至高于工业区，室内空气污染日趋严重。例如甲醛、苯、甲苯、挥发性有机物、氨、氡等，其中有些是致癌物。降解大气中的污染物纳米钛酸钴是一种非常好的石油脱硫催化剂，经它催化的石油中硫的含量达到国际标准。煤燃烧也会产生二氧化硫气体，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，而且会使硫转化成固体的硫化物，而不产生二氧化硫气体。关强等7依据纳米TiO2的光催化降解特性，进行纳米TiO2最佳添加量和表面活性剂使用量的优化配比试验，并利用喷涂负载技术研制出水泥混凝土纳米TiO2光催化环保材料，以净化机动车排放污染物。复合稀土化物的纳米级粉体具有极强的氧化还原性能，是其它任何汽车尾气净化催化剂所不能比拟的。降解室内空气中的污染物纳米TiO2可以很好地降解甲醛、甲苯等污染物，降解效果几乎可达到100。耿启金等8以掺纳米TiO2制备的光催化纳米建筑涂料为催化剂，研究了气态氨在紫外光照射下的降解，探讨了TiO2光催化剂的类型、用量和氨的初始浓度等对氨光催化降解的影响，并对氨的降解产物进行了分析，探讨了氨的光催化降解机理。纳米TiO2表面活性羟基等具有非常高的反应活性，它不但能矿化其表面附着的有机物，而且能与其表面附着的细菌的组成成分进行剧烈的反应，从而具有杀菌能力9。生活固体垃圾处理方面采用纳米TiO2催化技术，在降解过程中其表面产生的氢氧根自由基的氧化性在水体中氧化能力最强，对反应物几乎无选择性，且具有处理速度快、效果好、费用低等优点，能更好地解决大量生活垃圾对环境造成的污染问题。刘春英10探讨了玻璃负载TiO2光催化降解垃圾渗滤液的影响因素及反应动力学，光强越强、光照时间越长，催化效果越好；溶液的初始浓度越大，降解率越低；反应液在偏酸、偏碱条件下有利于光催化氧化反应进行。小结 随着纳米技术的发展，纳米材料在控制污染源方面可起到关健性的作用。主要体现在它降低能源消耗和有毒物质的使用；减少水资源消耗；减少废物的产生；治理环境污染物及大气污染。参考文献1 郭凯敏,卿宁,陈鹏.纳米Ti02在环境领域应用的研究进展J.材料导报,2010,24(15):122-1262 江海军,张瑾,奚丽荷等.Ti02半导体光催化剂在污水处理中的研究进展J.材料导报,2007,21(3):54-573 李逢波.无机纳米材料在电力环保中的应用J.中国科技信息,2010(4):35-364 朱世东,徐自强,白真权.纳米材料国内外研究进展纳米材料的应用与制备方法J.热处理技术与装备,2010,31(4):1-85 方向红.自洁净玻璃纳米Ti02薄膜制备的研究进展J.安徽化工,2010,36(1):21-246 张邦维.纳米材料与环境保护J.湖南大学学报自然科学版,2010,28(2):168-1757 关强,陈萌.公路水泥混凝土路面喷涂纳米Ti02净化机动车排放污染物研究J.公路交通科技,2009,26(3):154-1588 耿启金,马永生,王西奎.光催化纳米建筇涂料降解气态氨的研究J.新型建筑材料,2008(1):52-559 郧海丽,常永芳.纳米Ti02的制备及其在环保涂料方面的研究进展J.河北化工,2010,33(8):4-610 刘春英.负载型Ti02光催化降解垃圾渗滤液的动力学研究J.安徽农业科学,2008,36(24):10665-10667