纳米材料在环保领域的应用进展
纳米材料在环境保护中的应用
纳米材料在环境保护中的应用随着现代科技的迅猛发展，纳米科技作为一项新兴的技术，已经逐渐成为了众多领域的研究重点，特别是在环境保护方面，纳米材料具有独特的应用优势并被广泛应用。
一、什么是纳米材料？纳米材料是一种粒径小于100纳米的物质。
由于其小尺寸，纳米材料的表面积相对于体积很大，使其表面具有特殊的物理化学性质。
纳米材料的应用领域十分广泛，如电子、医药、食品、化工等。
在环保方面，纳米材料的应用也越来越受到重视。
二、纳米材料在废水处理中的应用废水处理是环保的一个重要方面。
传统的水处理方法往往需要大量的人工操作和延长处理时间。
而纳米材料在废水处理中的应用可以大大提高处理效率。
1. 纳米银纳米银作为一种具有天然抗菌性的物质，其具有杀菌作用。
在处理废水中，纳米银可以杀灭废水中的微生物，净化水源，使水更干净、安全。
2. 纳米二氧化钛纳米二氧化钛是一种具有光催化性质的物质。
在处理废水中，纳米二氧化钛可以将水中的有机物质分解成二氧化碳和水，使水中的有机物质得到降解，起到净化水源的作用。
三、纳米材料在大气污染治理中的应用大气污染是严重威胁着人类健康的问题之一。
纳米材料在大气污染治理中的应用可以有效减少大气污染的危害。
1. 纳米钛白粉纳米钛白粉具有良好的光催化性质，可以吸附和分解大气中的有害气体，如二氧化硫和氮氧化物，从而使大气中的有害气体浓度降低，减轻空气污染的危害。
2. 纳米二氧化硅纳米二氧化硅具有良好的吸附性能，可以吸附大气中的细颗粒物，净化空气质量。
四、纳米材料在土壤污染治理中的应用土壤污染是近年来受到越来越多关注的环境问题之一。
纳米材料在土壤污染治理中的应用可以快速降解有害物质，净化土地并促进植物生长。
1. 纳米零价铁纳米零价铁具有良好的还原性和活性，可以快速降解有机物、重金属等污染物，使土壤得到净化，并提高土壤养分含量，促进作物生长。
2. 纳米硅酸盐纳米硅酸盐具有良好的吸附性能和离子交换性能，可以有效吸附土壤中的重金属，净化土地。
纳米技术在环境治理领域中的应用
纳米技术在环境治理领域中的应用随着社会的发展和人们对环境问题意识的提高，环境治理工作越来越受到关注。
而纳米技术，作为当今最受瞩目的前沿科技之一，也逐渐成为环境治理领域中一种重要的手段。
本文将从纳米技术在水、大气和土壤环境中的应用三个方面来探讨纳米技术在环境治理中的作用。
一、纳米技术在水环境中的应用水是我们生活中必不可少的重要物质，而目前，全球水资源短缺、水污染问题严重，这也影响到人们的生活和健康。
而纳米技术在水环境中的应用，不仅可以减少水污染，也可以提高水资源利用效率。
1、纳米材料处理水污染纳米材料具有很强的吸附、分散和催化性能，可以利用这些特性去除水中的有害物质。
例如，纳米金、银等金属材料可以作为催化剂，降解水中的有机污染物、重金属离子等；纳米二氧化硅可以吸附水中的微生物、化学物质等有害成分。
这种方法除了高效、环保外，还具有成本低、维护简便等特点。
2、纳米技术提高水资源利用效率水资源利用效率低下一直是亟待解决的问题。
而纳米技术在水处理过程中可以提高膜分离、膜过滤和超滤等技术的效率，使得水处理更为高效。
同时，利用纳米材料表面的微细孔和毛细管，可以实现反渗透和蒸发等技术的水资源利用效率提高，从而减少水的浪费和损失。
二、纳米技术在大气环境中的应用大气污染是目前影响人类健康和环境质量的主要问题之一。
针对大气污染问题，纳米技术也逐渐成为解决方案之一。
1、纳米材料净化空气纳米氧化铁、二氧化钛等纳米材料是净化空气的优秀材料。
它们可以通过催化氧化、吸附和分解等作用将有害气体转化为无害物质，例如氮氧化物、苯等。
此外，利用纳米材料的透明性，还可以制备透明氧化物的光催化剂，有效地光催化分解大气中的有害气体。
2、纳米技术改善室内空气质量随着城市化和人口增长，人们的居住面积越来越小，使得室内污染越来越严重。
纳米技术可以利用纳米材料制备吸附剂、杀菌剂、除臭剂等功能材料，有效地去除室内有害气体和微生物，保障室内空气质量。
三、纳米技术在土壤环境中的应用土壤污染也是影响人类健康和生态环境的主要问题之一。
建筑纳米技术在环保中的应用
建筑纳米技术在环保中的应用随着环保意识的提高和可持续发展的迫切需求，建筑纳米技术作为一种新兴的技术手段，正逐渐受到广泛关注并在环保领域得到广泛应用。
本文将从三个方面，分别是建筑节能、水资源管理和污染物净化，详细介绍建筑纳米技术在环保中的应用。
一、建筑节能建筑是能源消耗的重要领域，而建筑纳米技术在建筑节能方面发挥了重要作用。
首先，通过纳米涂料的应用，可以在建筑物表面形成高反射率的纳米薄膜，减少太阳辐射的吸收，降低建筑物表面的温度，从而减少空调的使用频率。
其次，纳米材料可以在建筑材料的制备中加入，提高材料的绝热性能，减少室内外热传导，从而减少能源的消耗。
此外，纳米技术还可以应用于建筑材料的改良，提高材料的光热转换效率，增加建筑物的自发热能力，减少外部能源的输入。
二、水资源管理水是生命之源，而建筑纳米技术在水资源管理方面也有着广泛的应用。
首先，通过纳米材料的运用，可以制备出高效的污水处理装置，将污水中的有害物质和微生物有效去除，使之达到可重复利用的标准。
其次，纳米材料在水净化方面也起到了关键作用。
纳米材料的微米尺度和高比表面积使其能够捕获水中微小的污染物颗粒，从而提高水的净化效率。
此外，纳米材料还可以用于海水淡化技术，通过纳米过滤器去除海水中的盐分，得到可供人们生活和农业生产使用的淡水。
三、污染物净化建筑纳米技术在污染物净化方面也起到了积极的作用。
首先，通过纳米吸附剂的应用，可以有效去除大气中的有害气体和颗粒物。
纳米吸附剂具有较大的比表面积和较强的吸附能力，可以将污染物高效地吸附在上面，并将其转化为无害物质。
其次，纳米材料还可以用于土壤污染物的修复。
纳米材料可以与土壤中的重金属离子形成稳定的络合物，减少其对环境和生态系统的影响。
此外，纳米技术还可以应用于建筑物外墙的净化，通过纳米材料对大气中的污染物进行捕捉和分解，净化周围的空气。
综上所述，建筑纳米技术在环保中的应用涵盖了建筑节能、水资源管理和污染物净化等多个方面。
《2024年光催化纳米材料在环境保护中的应用》范文
《光催化纳米材料在环境保护中的应用》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，环境保护已成为全球关注的焦点。
光催化纳米材料作为一种新型的环境治理技术，因其高效、环保、可持续等优点，在环境保护领域得到了广泛的应用。
本文将重点探讨光催化纳米材料在环境保护中的应用，包括其工作原理、应用领域及未来发展趋势。
二、光催化纳米材料的工作原理光催化纳米材料是一种利用光能驱动的催化剂，其工作原理主要基于光吸收、电子传递和表面反应等过程。
当光催化材料受到光照时，其表面会产生激发态的电子和空穴，这些激发态的粒子具有极强的氧化还原能力，可以与吸附在材料表面的污染物发生反应，将其分解为无害的物质。
此外，光催化纳米材料还可以通过光敏化、表面修饰等方法提高其催化性能。
三、光催化纳米材料在环境保护中的应用1. 水处理领域光催化纳米材料在水处理领域具有广泛的应用。
通过将光催化纳米材料投入水中，可以利用太阳光或人工光源激发材料表面的电子和空穴，从而降解水中的有机污染物、重金属离子等。
此外，光催化纳米材料还可以用于净化废水、消毒、除臭等方面。
2. 空气净化领域光催化纳米材料在空气净化领域也具有显著的应用。
通过将光催化纳米材料应用于室内外空气净化器、车载空气净化器等产品中，可以有效地去除空气中的有害气体、细菌、病毒等污染物。
此外，光催化纳米材料还可以提高空气质量监测的准确性。
3. 土壤修复领域光催化纳米材料在土壤修复领域也具有潜在的应用价值。
通过将光催化纳米材料与土壤中的污染物发生反应，可以有效地降低土壤中的有害物质含量，提高土壤质量。
此外，光催化纳米材料还可以与其他修复技术相结合，如生物修复、物理修复等，提高土壤修复效果。
四、光催化纳米材料的优势与挑战优势：（1）高效性：光催化纳米材料具有较高的催化活性，可以快速地降解污染物。
（2）环保性：光催化纳米材料在降解污染物的过程中不产生二次污染。
（3）可持续性：光催化纳米材料具有较长的使用寿命，可以重复使用。
纳米材料在环境保护方面的应用
纳米材料在环境保护方面的应用随着科学技术的不断发展，纳米材料作为一种新型材料，在各个领域都展现出了巨大的潜力。
其中，纳米材料在环境保护方面的应用备受关注。
本文将从纳米材料在污染物治理、清洁能源开发、环境监测等方面进行全面的评估，以期为读者深入剖析纳米材料在环境保护中的作用。
1. 纳米材料在污染物治理中的应用纳米材料因其特殊的物理化学性质，在污染物治理方面展现出了独特的优势。
纳米材料的比表面积大大提高了吸附效果，对污染物具有更强的吸附能力。
纳米材料的小尺寸使其具有更高的渗透性，能够深入到污染源头进行治理。
另外，纳米材料还可以通过光催化、催化氧化等方式对污染物进行高效降解。
纳米材料在污染物治理中具有巨大的潜力，可以为环境保护发挥重要作用。
2. 纳米材料在清洁能源开发中的应用清洁能源开发是当前全球环境保护的重要议题，而纳米材料在此领域也展现出了不可忽视的作用。
纳米材料可以作为光催化剂，帮助实现太阳能、水能等清洁能源的高效转化。
纳米材料在燃料电池、锂电池等能源领域也有着广泛的应用前景，能够提高能源转化效率并减少能源消耗。
纳米材料在清洁能源开发中发挥着重要的作用，为环境保护作出了重要贡献。
3. 纳米材料在环境监测中的应用环境监测是保护生态环境的重要手段，而纳米材料在环境监测领域也有着独特的应用。
纳米材料可以制备高灵敏度、高选择性的传感器，能够对环境中微量污染物进行精准检测。
纳米材料还可以制备高效的分离材料，帮助从复杂的环境样品中提取目标物质进行监测分析。
纳米材料在环境监测中发挥着重要的作用，为环境保护提供了强有力的技术支持。
总结回顾纳米材料作为一种新型材料，在环境保护方面展现出了重要的应用前景。
从污染物治理、清洁能源开发到环境监测，纳米材料都展现出了独特的优势。
然而，在应用中还需注意纳米材料可能带来的环境风险，加强相关研究，并规范其在环境保护中的应用。
相信随着技术的不断创新，纳米材料在环境保护中的作用将会越来越凸显。
纳米材料在环境污染治理中的研究进展
纳米材料在环境污染治理中的研究进展近年来，纳米材料在环境污染治理中的应用越来越广泛。
从大气污染到水污染，从土壤修复到废弃物处理，纳米材料在各种环境污染治理应用中均能发挥其独特的优势。
一、大气污染治理大气污染是当前全球普遍面临的环境问题之一。
纳米材料作为新型环保材料，被广泛应用于大气颗粒物过滤器中。
研究表明，纳米平板状材料在过滤器中具有高效过滤作用，特别是在PM2.5的过滤效率方面有着明显的优势。
同时，纳米金属材料也能够通过催化还原氮氧化物和有机气体等方法来治理大气污染。
二、水污染治理水污染也是当前全球面临的重要环境问题之一。
纳米材料在水污染治理中的应用主要涉及到纳米吸附材料、纳米催化材料和纳米光催化材料等方面。
通过纳米材料的吸附作用，能够有效去除水中的各种有害物质，如重金属、有机物等。
同时，纳米材料还可以通过催化还原等方式，将水中的有害物质转化为无害物质。
此外，纳米光催化材料则可以利用光的催化作用，将水中的有害物质分解为无害物质。
三、土壤修复随着城市化进程的加速和工业化的普及，土壤污染是当前环境污染治理中比较棘手的问题之一。
纳米材料的应用在土壤修复领域也具有广阔的发展前景。
研究表明，纳米吸附材料可以有效地吸附污染土壤中的污染物质，例如重金属、有机物等。
同时，纳米催化剂可以通过催化还原的方法，将有害物质转化为无害物质，达到修复土壤的目的。
四、废弃物处理随着现代生活中废弃物量的逐年增长，如何有效地处理废弃物也成为环境污染治理领域的热点问题。
纳米材料在废弃物处理中的应用主要涉及到废弃物的回收、再利用和最终的无害化处理等方面。
纳米吸附材料可以将有用物质从废弃物中吸附出来，实现废弃物的回收再利用。
同时，在废弃物的无害化处理方面，纳米催化材料和纳米光催化材料也可以发挥其重要作用。
总的来说，纳米材料在环境污染治理中的应用具有广阔的发展前景。
随着纳米技术的不断发展和突破，纳米材料将会在环境污染治理中扮演越来越重要的角色。
纳米材料在节能环保领域中发挥作用
纳米材料在节能环保领域中发挥作用随着全球经济的发展和人们对可持续发展的意识不断增强，节能环保已经成为了当今社会的重要议题。
为了减少资源消耗和环境污染，科学家们不断寻求创新的解决方案。
在这个过程中，纳米材料的出现给节能环保领域带来了巨大的变革。
纳米材料是一种颗粒尺寸在1到100纳米之间的材料。
由于其特殊的物理、化学和表面特性，纳米材料在节能环保领域中具有许多独特的优势和应用潜力。
首先，纳米材料在节能方面发挥了重要作用。
例如，纳米材料的出现使得太阳能电池的效率大幅提升。
通过将纳米颗粒嵌入太阳能电池的表面，可以大大提高太阳能的吸收效率，并将其转化为可用的电能。
此外，纳米材料还可以用于改进燃料电池的性能。
通过使用纳米材料作为催化剂，可以提高燃料电池的效率和稳定性，从而减少能源的浪费。
其次，在环境污染治理方面，纳米材料也有着重要的应用。
例如，纳米材料可以用来净化水源和空气中的污染物。
由于其特殊的表面结构和吸附能力，纳米材料可以高效地吸附和去除水中的重金属离子、有机物和细菌等污染物。
此外，纳米材料还可以用于制备高效的空气过滤器，过滤并捕捉细小的颗粒物，如颗粒物和颗粒物。
除此之外，纳米材料还可以用于建筑节能。
例如，使用纳米涂料覆盖建筑物的外表面，可以减少建筑物内外的热损失，并提高建筑物的保温性能。
此外，纳米材料还可以用于制备高效的绝热材料和隔热窗户，以减少能源的浪费。
此外，纳米材料还可以用于电能存储和电动车技术的改进。
由于纳米材料具有高比表面积和优异的电化学性能，可以用于制备高容量和高性能的锂离子电池和超级电容器。
这些高效的能量存储设备将为电动车的发展提供更长的续航里程和更短的充电时间，从而推动电动车产业的可持续发展。
然而，尽管纳米材料在节能环保领域中具有巨大的潜力和应用前景，但还存在一些挑战和障碍需要克服。
首先，纳米材料的制备成本较高，导致其商业化和规模化应用受到限制。
其次，纳米材料的安全性和环境影响仍然需要进一步研究和评估，以确保其在实际应用中的可持续性和环保性。
纳米技术在环境污染治理中的应用
纳米技术在环境污染治理中的应用环境污染治理一直是全球关注的话题，尤其是随着人类社会的发展，环境污染成为制约可持续发展的重要因素之一。
少量有害物质的排放可以对环境造成严重的后果，而近年来，纳米技术的发展带来了机遇和挑战，成为环境污染治理中的新兴力量。
一、纳米技术纳米技术是一种将物质精细到纳米级别的技术，也是一种跨学科综合技术。
纳米技术的主要应用领域包括材料科学、物理学、化学、生物学、药学等。
在环境污染治理领域，纳米技术的应用主要有以下几方面：1. 纳米材料的处理能力纳米材料的比表面积大，表面活性高，具有很强的催化和吸附能力，在环境污染治理中可以用于处理有害物质。
例如，银纳米粒子可以被用于水处理，通过吸附和氧化反应去除水中的有害物质。
2. 纳米材料的探测和监测纳米材料的微小尺度使得其可以被用于环境污染物的探测和监测。
例如，碳纳米管可以作为环境污染物的传感器，通过测量化合物和气体的吸附、化学反应、电导率等参数以实现对污染物的检测。
3. 纳米材料的传质和传热纳米材料的特殊结构和性质使得其具有传质和传热的性能，可以用于环境处理中的过程改进，提高污染物的转化率和催化效率。
例如，纳米催化剂可以在低温下催化转化有机气体，减少温室气体的排放。
二、纳米技术在空气污染治理中的应用空气污染严重地影响着人类的健康和社会的发展。
纳米技术作为一种新兴的治理手段，可以用于空气污染的治理。
在空气污染治理中，纳米技术应用的主要领域包括高效空气净化、废气治理和空气质量监测等。
1. 高效空气净化纳米技术可以被用于高效的空气净化器中，通过高比表面积和极性表面来吸附和过滤有害气体和颗粒物。
例如，纳米光催化材料可以吸附有机气体，并在光照下进行氧化反应，实现空气中有机污染物的去除。
2. 废气治理工业生产过程中常会产生排放有害气体，这些有害气体如果不进行治理就会对环境和人体造成严重的影响。
纳米技术可以被用于净化工厂废气，通过纳米催化剂促进气体化学反应，减少污染物的排放。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
纳米材料在环保领域的应用进展摘要纳米材料是在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或者由它们作为基本单元构成的材料，由于纳米材料较小的粒径、较大的比表面积，使其具有优异的光学、电学、磁学及催化性能。
利用物理、化学、生物学及学等手段，可以对纳米材料的尺度、粒径分布、形貌、表面性质及带隙等进行调控，从而使其具有特殊的性质以应用于污水净化、污染土壤治理及大气污染治理等环保领域。
关键词纳米材料环境保护污水处理土壤修复大气污染治理纳米颗粒由于其大量的微界面及微孔性, 可以强化各种界面反应, 如对重金属的表面及专性吸附反应等, 在重金属污染土壤治理及污水净化中将发挥显著作用。
目前纳米技术在环境污染控制的应用研究主要集中在纳米新材料的制备与应用技术、环境微界面过程等, 主要包括氧化物矿物膜及其微界面、气溶胶界面反应、各种纳米材料制备及其在污染物的催化与降解的应用等, 具体而言, 主要集中在对有机/无机污染废水处理、对污染气体的催化净化等领域, 而在污染土壤修复中的应用还刚刚开始。
本文综述了目前国内外关于利用纳米材料进行污水净化、污染土壤修复及大气污染治理的应用研究进展。
1 纳米材料在水处理中的应用1.1 纳米材料光催化降解水中污染物纳米TiO2光催化降解有机物水处理技术具有无污染，除净度高等优势。
此纳米材料具有以下优点：①具有巨大的比表面积，可与废水中有机物更充分的接触，将有机物最大限度地吸附在它的表面；②具有更强的紫外光吸收能力，有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉。
纳米粒子可以对污水中的非金属离子进行氧化或还原而消除污染。
Frank 等人以TiO2为光催化剂处理含氰废水的研究发现，CN- 首先被光催化氧化为OCN-，再进一步反应生成CO2、N2和NO3-。
Frank还研究了TiO2在多晶电极／氙灯作用下对I -、B r -、C l -、F e 2 +、C e 3 + 等的光解，并发现TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3等对CN- 和SO32-也可以进行光解，且能有效地将SO32-氧化为SO42-，从而降低污染度。
Cr6+离子具有极强的致癌性，毒性要比Cr3 ＋离子高出一百多倍。
它是一种常见的工业污染物，地表水中Cr6+离子的最高允许含量为O.1mg·L － 1。
纳米二氧化钛光催化降解C r6+属于光还原反应,利用光催化反应技术将Cr6+还原为Cr3+,进而将C r3+转化为Cr(OH)沉淀从溶液中分离出来。
利用纳米材料进行光催化反应3还可以降解一些无机污染物质，如氯化物等，从而可以实现对水中各种污染物的综合治理[1～2]。
1.2 钠滤在水处理中的应用纳滤是一种压力驱动膜分离过程，是介于反渗透与超滤之间的一种膜分离技术，由于其操作压力较低，对一、二价离子有不同选择性，对小分子有机物有较高的截留性，且具有设备投资低、耗能低的优点，所以是国内外膜分离领域研究的热点之一。
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，能分离同类氨基酸和蛋白质，实现高相对分子量和低相对分子量有机物的分离，因而被广泛应用于食品、制药中的分离、浓缩、精制、工业废水处理、饮用水制备、物料回收等化工、生化、环保、冶金领域。
例如，热电厂的二次废水中含有大量悬浮固体、灰份、高含量的盐份及部分有机物，利用纳滤膜技术可方便地把此类废水处理成工业回用水[3]。
1.3 纳米吸附材料在水处理中的应用纳米材料的小尺寸效应和表面效应决定了材料超高的表面能力，以及超强的吸附能力。
我们知道，污水中通常含有有毒有害物质、悬浮物、泥沙、铁锈、异味污染物、细菌病毒等。
污水治理就是将这些物质从水中去除。
由于传统的水处理方法效率低，成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到很好解决。
纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。
污水中的贵金属是对人体极其有害的物质，它从污水中流失，也是资源的浪费。
新的一种纳米技术可以将污水中的贵金属如金、钌、钯、铂等完全提炼出来，变害为宝[4]。
2 纳米材料在污染土壤修复中的应用2.1 在重金属污染土壤修复中的应用目前, 对重金属污染土壤的原位修复机制主要在于增加土壤中重金属离子的吸附、与重金属离子形成沉淀–共沉淀从而降低重金属离子的迁移转化特性。
无机纳米颗粒类修复剂由于具有巨大微界面,对土壤中的污染重金属离子具有极强的吸附作用,这种强吸附作用对降低污染土壤中重金属离子的迁移、转化及其生物有效性将发挥十分重要的作用。
基于上述思路, Hada 等[5]及Gao 等[6]在20 世纪末利用纳米ZnO、TiO2 颗粒开展了Ag+污染土壤修复的研究, 并获得了良好可对污染土壤中Cr(Ⅵ)的转化产效果。
Rajeshwar 等[7]发现Cu包裹的纳米TiO2生“协同催化效应”, 这种效应加速了土壤中Cr(Ⅵ)的氧化–还原反应转化,从而对Cr 污染土壤的修复治理产生显著效果。
刘义新等[8]提出可利用纳米TiO2修复剂进行重金属污染土壤的原位修复, 其固定(沉淀)机制、沉淀–溶解的动力学过程以及是否会影响其他营养元素的有效性等问题尚需进一步研究。
最近, 杨俊等[9]采用一次平衡法研究了纳米TiO2 对土壤悬液中As(Ⅲ)的催化氧化及在土壤中对氧化产物的吸附等, 研究表明As(Ⅲ)的光催化氧化量随TiO2加入量和光照时间的增加而显著增加, 当TiO2 加入量为 1.0 g·L−1、光照时间为 90 min 时对 As(Ⅲ)可以达到最佳转化效果, 这一研究结果为利用纳米型修复剂进行As(Ⅲ)污染土壤的治理提供了新的思路。
纳米铁颗粒在去除污泥、污水中有毒金属如铬、铅污染非常有效, 近年来在利用零价铁纳米颗粒进行污染土壤的修复研究越来越受到重视。
当纳米铁颗粒加入到土壤中, 纳米铁颗粒可通过与污染物进行吸附、氧化–还原反应减轻或去除污染物毒性。
资料表明[10], 同量的纳米铁颗粒对降低污染物毒性所起的作用是传统的铁屑或铁粉的5 倍。
王新新等[11]采用纳米铁粉修复不同程度Cr(Ⅵ)污染的底泥, 结果表明纳米铁粉对底泥中Cr(Ⅵ)有很好的去除效果,添加底泥干质量1%(W/W)的纳米铁粉在16 d 内对底泥 30~100 mg·kg−1 Cr(Ⅵ )的去除率均高于99.7%。
Yuan 和Lien[12]发现纳米铁颗粒在低pH 时可显著提高对As 的吸附, 减轻土壤环境中As 的污染。
关晓辉等[13−14]采用自制半透膜水解法合成了纳米Fe3O4 颗粒, 并用纳米Fe3O4 和浮游球衣菌联合吸附Pb2+、Cu2+和Cr(Ⅵ), 结果表明, 利用浮游球细菌包裹后的纳米Fe3O4吸附Pb2+、Cu2+和Cr(Ⅵ)的效果大大优于相应条件下单独使用浮游球衣菌的吸附效果, 对上述重金属离子的吸附选择性为Pb2+ >Cu2+>Zn2+>Cd2+。
吸附机理的研究结果表明, pH 值是影响复合生物吸附剂吸附Cr(Ⅵ)的主要因素, 吸附的最佳pH 为2~3[15]。
用此复合生物吸附剂对Cr(Ⅵ)进行吸附, 其吸附量达到 0.021 7 mmol·g−1。
邬玉琼等[16]以Fe(NO3)3、MnSO4·H2O、AlCl3、NaSiO3为材料, 采用共沉淀法合成纳米级土壤氧化矿物,并研究了其对重金属离子如Cu2+、Cr3+等的吸附作用, 结果表明将多种氧化矿物混合通过共沉淀法所合成的土壤氧化矿物比单一氧化物的吸附效果好。
聚γ-谷氨酸(γ-PGA)对金属离子有很好絮凝性, 对毒性重金属具有较高吸附性和结合力。
Bodnár 等[17]采用密度测定法描述絮凝物的沉降, 通过浑浊度试验测定在不同pH 值和γ-PGA/Pb2+组成比例条件下絮凝物的热力学特性, 结果表明, 在一定浓度的聚合物和Pb2+存在时, 土壤中的絮凝体会发生絮凝和沉淀, 高浓度组分和低pH 条件能促进大的聚集体形成。
γ-PAG 纳米颗粒对Pb2+的强络合能力验证了可使用该吸附剂对土壤中的重金属进行原位固定。
Xu和Zhao[18]在实验室中测试了以乙二胺为核心的聚胺树状聚合物从土壤中去除铜的效果, 结果表明,树状高分子聚合物对土壤中铜的去除率可达到54%。
最近, 陈杰华等[19]通过室内培养试验, 研究了纳米羟基磷灰石对土壤重金属的固定和修复研究,并通过毒性溶出试验TCLP(Toxicity characteristicleaching procedure)对固定效果进行了评价, 结果表明, 纳米羟基磷灰石的施入显著降低了土壤中Cu 和Zn 的生物有效性, 且土壤中Cu 和Zn 有效态含量与纳米羟基磷灰石的施用量呈显著负相关。
从上述研究资料可以看出, 目前进行的利用纳米型修复剂进行污染土壤修复研究大多数集中于对降低土壤中重金属生物有效性效果的观察, 而对相关机理研究偏少。
随着研究的逐步深入, 通过对施入土壤中的纳米颗粒与重金属离子吸附行为的进一步研究, 将拓宽不同纳米颗粒在处理无机污染物中的应用范围, 包括那些光催化活性很低的纳米颗粒, 如对Cd2+、A13+、As3+、SeO2、Mn2+等离子的吸附[20]。
2.2 纳米材料在有机物污染土壤修复中的应用土壤光催化降解(光解)是一项新兴的有机物污染土壤原位修复技术, 在农药等污染土壤的修复中将具有广阔的应用前景。
随着纳米型氧化物催化技术、黏土矿物改性技术等在土壤环境和农业生产领域应用的逐渐渗透, 利用纳米铁粉、TiO等去除污染土壤和地下水中的有机氯等污染物的研究越来越受到重视。
如卡2内基梅隆大学(CMU)和爱达荷州国家环境工程实验室的研究人员目前正在用纳米型氧化物材料进行受三氯乙烯(TCE, 一种广泛用于金属除油的致癌溶剂)污染土壤的修复, 以替代传统的处理方法[21]。
Nakagawa 等[21]先用磁芯电抗铁将含氯有机溶剂快速降解成无毒无害产物, 然后采用原子转移自由基聚合(ATRP)技术给含铁分子包裹两层聚合体壳, 使不同结构和功能的组分被以纳米形式加入到合成的颗粒中。
颗粒外面的一层聚合体壳具有亲水性, 使颗粒易于在土壤空隙中迁移而顺利接近TCE, 颗粒里面一层疏水壳则让它停留在水和TCE分界面上, 之后颗粒核芯中的铁就可以有效降解有毒有机物。
苏碧桃等[22]利用酸催化的溶胶–凝胶 (Sol-Gel)法制备了纳米TiO2 半导体催化剂, 并利用环己烷在其上的光催纳米化氧化进行了结构与其催化性能关系的研究, 结果表明, 室温条件下TiO2颗粒可催化环己烷中很难活化的C—H 键降解, 转化为环己醇; 同样, 孙奉玉等[23]发现, 当TiO晶粒粒径从30 nm 减小到10 nm 时, 其光催化降解苯酚的效率2提高近45%。