1、PAGE PAGE - 8 -環(huán)境工工程概論論論文文：納米技技術與環(huán)環(huán)境保護護納米技術術( NNanootecchnoologgy )是指在在納米（00.11000 nmm）尺度度范圍內內研究物物質的特特性及其其相互作作用和運運動的規(guī)規(guī)律，并并利用這這些特性性為人類類服務的的技術，包包括納米米材料和和納米結結構兩個個方面。目前發(fā)發(fā)展較為為成熟的的應用技技術主要要有：納納米材料料、納米米藥物、納米機機械、納納米微電電子器件件等。被被稱之為為21世世紀前沿沿科學的的納米材材料和納納米技術術將對環(huán)環(huán)境保護護產生深深遠的影影響，有有著廣泛泛的應用用前景，甚甚至會改改變人們們的傳統(tǒng)統(tǒng)環(huán)保觀觀念利利利用納

2、米米材料和和納米技技術解決決污染問問題將成成為未來來環(huán)境保保護發(fā)展展的必然然趨勢。一、噪聲聲污染控控制飛機、車車輛、船船舶等發(fā)發(fā)動機工工作的噪噪聲可達達到上百百分貝，容容易對人人造成危危害，但但當機器器設備等等被納米米技術微微型化以以后，其其互相撞撞擊、磨磨擦產生生的交變變機械作作用力將將大為減減小，噪噪聲污染染可得到到有效控控制。運運用納米米技術開開發(fā)的潤潤滑劑，既既能在物物體表面面形成永永久性的的固態(tài)膜膜，產生生極好的的潤滑作作用，可可以大大大降低機機器設備備運轉時時的噪聲聲，又能能延長它它的使用用壽命。納米粒子子的抗摩摩減摩機機理主要要通過以以下3條條途徑實實現(xiàn)：1類似似“微軸軸承”作作

3、用，減減少摩擦擦阻力，降降低摩擦擦系數(shù)；2在摩摩擦條件件下，納納米微粒粒在摩擦擦副表面面形成了了一個光光滑保護護層；3填充充摩擦副副表面的的微坑和和損傷部部位，起起修復作作用。 納米微微粒添加加劑的作作用機理理不同于于傳統(tǒng)添添加劑，與與其本身身所具有有的納米米效應有有在摩擦擦過程中中，因摩摩擦表面面局部溫溫度高，尤尤其在高高負荷下下，納米米微粒極極有可能能處于熔熔化、半半熔化或或燒結狀狀態(tài)，從從而形成成一層納納米膜。另外納納米微粒粒具有極極高的擴擴散力和和自擴散散能力(比體相相材料高高十幾個個數(shù)量級級)，容易易在金屬屬表面形形成具有有極佳抗抗摩性能能的滲透透層或擴擴散層，表表現(xiàn)出“原位摩摩擦化

4、學學原理”(In-sittu ttribbochhemiicall trreammentt)。這這種機理理認為，納納米添加加劑，尤尤其在高高負荷條條件下它它們的潤潤滑作用用不再取取決于添添加劑小小的元素素是否對對于基體體是化學學活性的的，而很很大程度度上決定定于它們們是否與與基體組組分形成成擴散層層或滲透透層和固固溶體。納米添添加劑的的這一性性能，解解決了潤潤滑油和和燃油添添加劑設設計上長長期依賴賴S、P、Cl等活活性元素素的狀況況，同時時解決了了S、P、Cl對基基體金屬屬造成的的腐蝕和和帶來的的環(huán)境問問題。二、固體體廢棄物物處理納米技術術及材料料應用于于固體廢廢棄物處處理，其其優(yōu)越性性主要體

5、體現(xiàn)在以以下兩個個方面：首先，納納米級處處理劑降降解固體體廢棄物物的速度度快。例例如，納納米TiiO2降降解固體體廢棄物物的速度度為常規(guī)規(guī)TiOO2的110倍。納米TTiO22具有很很強的散散射和吸吸收紫外外線的能能力，尤尤其是對對人體有有害的中中長波紫紫外線UUVA、UVBB(3220-4400nnm，2290-3200nm)的吸收收能力很很強，效效果比有有機紫外外吸收劑劑強得多多，并且且可透過過可見光光，因其其無毒無無味、無無刺激性性而廣泛泛用于化化妝品。在對日日本銷售售的377種防曬曬化妝品品的分析析中，發(fā)發(fā)現(xiàn)其中中大多數(shù)數(shù)均含有有納米TTiO22。英國國Tiooxidde公司司將超微微

6、細的TTiO22粉末制制成漿狀狀產品以以供化妝妝品廠家家使用，美美國也開開發(fā)出了了6種商商品化的的無機防防曬劑。將納米米TiOO2應用用于涂料料中可制制成特殊殊的防紫紫外線產產品，如如汽車、輪船面面漆的防防老化劑劑，防紫紫外線傘傘等。其次，利利用納米米技術可可以將橡橡膠塑料料制品、廢舊印印刷電路路板制成成超細粉粉末，除除去其中中的雜質質，將其其作為再再生原料料回收。在日本本將廢橡橡膠輪胎胎制成粉粉末用于于鋪設運運動場、道路以以及新干干線的路路基等。因此，納納米技術術可在很很大程度度上緩解解固體廢廢棄物給給環(huán)境帶帶來的巨巨大的壓壓力也可可以減輕輕填埋等等傳統(tǒng)方方式所帶帶來的二二次污染染。 三、污

7、廢廢水處理理方面納米過濾濾技術納米過濾濾（Naano Filltraatioon，NNF）是是一種由由壓力驅驅動的新新型膜分分離過程程，介于于反滲透透與超濾濾之間。納濾膜膜的孔徑徑范圍在在納米級級，其相相對分子子質量截截留范圍圍為數(shù)百百。納濾濾的特點點：一是是在過濾濾分離過過程中，它它能載留留小分子子的有機機物并可可同時透透析出鹽鹽，即集集濃縮與與透析為為一體；二是操操作壓力力低，因因為無機機鹽能通通過納濾濾膜而透透析，使使得納濾濾的滲透透壓遠比比反滲透透低。納納濾在工工業(yè)生產產過程中中資源的的回收或或工業(yè)廢廢水的處處理和循循環(huán)中有有著重要要的作用用。自清潔涂涂料 最近近發(fā)現(xiàn)，TTiO22在紫

8、外外光照射射條件下下，表面面結構發(fā)發(fā)生變化化而具有有超親水水性，停停止紫外外光照射射，數(shù)小小時或77d后又又回到疏疏水性狀狀態(tài)，再再用紫外外光照射射，又表表現(xiàn)出超超親水性性。采用用間隙紫紫外光照照射，可可使表面面始終保保持超親親水性狀狀態(tài)。此此特性可可用于表表面防霧霧及自清清潔等方方面。鍍鍍有TiiO2的的表面因因為其超超親水性性，使油油污不易易附著，即即使有所所附著，也也是和外外層水膜膜結合，在在外部風風力、水水淋沖及及自重作作用下能能自動從從涂層表表面剝離離，從而而達到防防污和自自清潔的的目的。將TiiO2的的光催化化性能和和超親水水性結合合應用于于玻璃、陶瓷等等建筑材材料，在在醫(yī)院、賓館

9、和和家庭中中具有廣廣闊的應應用前景景。四、納米米光催化化技術 光催化降降解是一一項新興興的頗有有發(fā)展前前途的廢廢水處理理技術，它它是指污污染物在在光照下下，通過過催化劑劑實現(xiàn)分分解。常常用的光光催化劑劑有TiiO2，ZZnO，CCdS，SSnO22，F(xiàn)ee2O33等。納納米顆粒粒由于具具有常規(guī)規(guī)顆粒所所不具備備的納米米效應而而具有更更高的催催化活性性。光催化消消毒劑 納米米TiOO2經光光催化產產生的空空穴和形形成于表表面的活活性氧類類能與細細菌細胞胞或細胞胞內的組組成成分分進行生生化反應應，使細細菌頭單單元失活活而導致致細胞死死亡，并并且使細細菌死亡亡后產生生的內毒毒素分解解。實驗驗結果表表

10、明，將將TiOO2涂覆覆在玻璃璃、陶瓷瓷表面，經經室內熒熒光燈照照射1hh后可將將其表面面99%的大腸腸桿菌、綠膿桿桿菌、金金色葡萄萄球菌殺殺死。這這種瓷磚磚若用于于醫(yī)院，則則覆著于于墻面上上的細菌菌數(shù)和空空氣中的的浮游菌菌數(shù)明顯顯下降；若用于于衛(wèi)生間間，則可可明顯降降低氨氣氣濃度。日本最最近開發(fā)發(fā)出用于于TiOO2覆被被的抗菌菌陶瓷，在在光照下下可完全全殺死其其表面的的細菌。最近福福州大學學也研制制出堅固固的摻雜雜TiOO2膜的的陶瓷材材料，對對大腸桿桿菌和空空氣中的的浮游菌菌具有穩(wěn)穩(wěn)定的殺殺滅作用用和抑制制細菌生生長的能能力。近近年來不不斷研究究開發(fā)出出含有超超細TiiO2，ZZnO等等微

11、粉的的抗菌除除臭纖維維，不僅僅用于醫(yī)醫(yī)療，而而且還可可制成抑抑菌防臭臭的高級級紡織品品、衣服服、圍裙裙及鞋襪襪等。自自19776年CCaryy J.H.等等人報道道了在紫紫外光照照射下，納納米TiiO2可可使難降降解的有有機化合合物多氯氯聯(lián)苯脫脫氯的光光催化水水處理技技術后，引引起了各各國眾多多研究者者的普遍遍重視。迄今為為止，已已經發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有30000多多種難降降解的有有機化合合物可以以在紫外外線的照照射下通通過納米米TiOO2或ZZnO而而迅速降降解，特特別是當當水中有有機污染染物濃度度很高或或用其他他方法很很難降解解時，這這種技術術有著明明顯的優(yōu)優(yōu)勢。美美國、日日本、英英國等已已有將納納米

12、TiiO2光光催化技技術實際際應用于于水處理理的報道道。五、納米米吸附材材料由于納米米材料所所具有的的表面效效應，使使納米材材料具有有高表面面活性、高表面面能和高高比表面面積，所所以納米米材料在在制備高高性能吸吸附材料料方面表表現(xiàn)出巨巨大的潛潛力。一一種新型型的納米米級凈水水劑具有有很強的的吸附能能力。它它的吸附附能力和和絮凝能能力是普普通凈水水劑三氯氯化鋁的的1020倍倍。因此此，它能能將污水水中懸浮浮物完全全吸附并并沉淀下下來，先先使水中中不含懸懸浮物，然然后采用用納米磁磁性物質質、纖維維和活性性炭凈化化裝置，能能有效地地除去水水中的鐵鐵銹、泥泥沙及異異味等。經前兩兩道凈化化工序后后，水體

13、體清澈，沒沒有異味味，口感感也較好好。再經經過帶有有納米孔孔徑的特特殊水處處理膜和和帶有不不同納米米孔徑的的陶瓷小小球組裝裝的處理理裝置后后，可以以1000%除去去水中的的細菌、病毒，得得到高質質量的純純凈水，完完全可以以飲用。據(jù)李明明等報道道，某公公司采用用納米材材料用于于污水處處理凈化化劑、絮絮凝劑和和殺菌消消毒劑中中，這些些納米材材料形成成的多元元復合新新型超高高效水處處理劑，不不僅治污污效果好好，而且且縮短了了工藝流流程、降降低了藥藥劑費用用。（一）納納米材料料在空氣氣凈化中中的應用用納米材料料在處理理空氣污污染方面面有廣闊闊的應用用前景，因因其具有有較小的的顆粒尺尺寸，而而且納米米微

14、粒表表面形態(tài)態(tài)隨著粒粒徑的減減小，表表面光滑滑程度變變差，形形成了凹凹凸不平平的原子子臺階，從從而起到到以下三三個方面面的作用用：1）提提高反應應速度，增增加反應應率；22）決定定反應路路徑，良良好的選選擇性；3）降降低反應應溫度。1二氧氧化碳排排放的控控制二氧化碳碳減排方方面目前前有5種種技術選選擇：選選擇新的的能源、提高能能源效率率、二氧氧化碳固固定、二二氧化碳碳分離以以及二氧氧化碳利利用。而而在技術術層面，主主要是采采用新的的生產工工藝和新新型的催催化劑，以以提高反反應效率率。例如如，用燃燃煤發(fā)電電產生的的二氧化化碳合成成液體車車用燃料料降低二二氧化碳碳排放的的Carrnoll工藝，就就

15、是采用用了納米米結構的的甲醇合合成催化化劑，取取得了很很好的效效果。2空氣氣中硫氧氧化物的的凈化納米技術術的催化化效率極極高。經經它催化化的石油油中硫的的含量小小于0.01%。在燃燃料燃燒燒的同時時加入納納米級催催化劑不不僅可以以使煤充充分燃燒燒, 不不產生一一氧化硫硫氣體, 提高高能源利利用率, 而且且會使硫硫轉化成成固體的的硫化物物。 3汽車車尾氣凈凈化納米級催催化劑用用于汽車車尾氣催催化，有有極強的的氧化還還原性能能，使汽汽油燃燒燒時不再再產生一一氧化硫硫和氮氧氧化物，根根本無需需進行尾尾氣凈化化處理。而用納納米復合合材料制制備與組組裝的汽汽車尾氣氣傳感器器, 通通過汽車車尾氣排排放的監(jiān)

16、監(jiān)控, 可及時時對超標標排放進進行報警警, 并并通過調調整合適適的空燃燃比, 減少富富油燃燒燒，達到到降低有有害氣體體排放和和燃油消消耗的目目的。納納米稀土土鈦礦型型復合氧氧化物對對汽車尾尾氣所排排放的NNO，CCO 等等具有良良好的催催化轉化化作用, 可以以替代昂昂貴的重重金屬催催化劑用用作汽車車尾氣催催化劑。將合成成的納米米介孔結結構的碳碳分子篩篩應用于于催化柴柴油的吸吸附改質質，也具具有非常常優(yōu)越的的性能。3.1汽汽車尾氣氣凈化催催化劑最新研究究成果表表明，復復合稀土土化合物物的納米米級粉體體有極強強的氧化化還原性性能，這這是其他他任何汽汽車尾氣氣凈化催催化劑東東歐不能能比擬的的。它的的

17、應用可可以徹底底解決汽汽車尾氣氣中一氧氧化碳（CCO）和和氮氧化化物（NNOx）的的污染問問題。以以活性炭炭作為載載體，納納米Zrr0.55Ce00.5OO2粉體體為催化化活性體體的 汽汽車尾氣氣凈化催催化劑 ，由于于其表面面存在ZZr4+/Zrr3+及及Ce44+/CCe3+電子可可以在其其3價和和4價之之間傳遞遞，因此此具有極極強的電電子得失失能力和和氧化還還原性，在在加上納納米材料料比表面面大，空空間懸鍵鍵多，吸吸附能力力強，因因此它在在氧化一一氧化碳碳的同時時還還原原氮氧化化物，使使它們轉轉化為對對人體和和環(huán)境無無害的氣氣體二氧化化碳和氮氮氣。科科學工作作者研制制的更新新一代的的納米催

18、催化劑，將將在汽車車發(fā)動機機汽缸發(fā)發(fā)揮催化化作用，是是汽油在在燃燒時時就不產產生COO和NOOx，從從而我、無需進進行尾氣氣凈化處處理。3.2石石油脫硫硫催化劑劑工業(yè)用及及車用燃燃料油是是最大的的二氧化化碳污染染源，燃燃料油中中的含硫硫化合物物在燃燒燒后會產產生SOO2，所所以石油油煉制工工業(yè)有脫脫硫工藝藝以降低低汽柴油油的硫含含量。采采用半徑徑為555-700nm的的鈦酸鈷鈷（CooTi33）作為為催化活活體，以以多孔硅硅膠或AAl2OO3陶瓷瓷作為載載體的催催化劑進進行脫硫硫，其催催化效率率極高。采用沉沉淀溶出出法制備備的粒徑徑約300-600nm的的白色球球狀鈦酸酸鋅粉體體，該粉粉體比表

19、表面積大大，化學學性高，用用它作吸吸附脫硫硫劑，較較固相燒燒結法制制備的鈦鈦酸粉提提效果明明顯提高高。經催催化的石石油中硫硫的含量量小于00.011%，達達到國際際標準。3.3納納米燃油油添加劑劑納米技術術為添加加劑市場場開辟了了新的市市場機遇遇。北京京大學博博雅公司司利用納納米技術術研制開開發(fā)出NNANOO牌納米米燃油添添加劑，采采用液相相納米技技術生產產的燃油油添加劑劑。以納納米級的的微爆使使燃油二二次霧化化，與空空氣混合合均勻、充分，使使燃燒進進行更徹徹底，可可廣泛應應用于工工業(yè)和商商業(yè)用汽汽油、柴柴油和重重油等。納米燃油油添加劑劑還可以以大幅增增加動力力，降低低燃油消消耗，提提高發(fā)動動

20、機性能能并延長長其壽命命，減少少尾氣中中有害物物質的排排放，保保護環(huán)境境。該添添加劑采采用創(chuàng)新新的納米米微乳化化技術生生產的新新一代多多用途燃燃油添加加劑，可可以全面面解決辛辛烷值強強化劑、清潔劑劑和皆有有添加劑劑所單獨獨解決的的問題，還還可以整整體改善善發(fā)動機機的性能能，是一一種全新新概念的的具有綜綜合性能能的第四四代環(huán)保保型燃油油添加劑劑。納米米燃油添添加劑可可降低發(fā)發(fā)動機對對辛烷值值的要求求、提高高動力性性能、節(jié)節(jié)約燃油油、降低低排污、改善車車輛性能能。3.4煤煤炭用助助燃催化化劑工業(yè)用煤煤燃燒后后也會產產生SOO2氣體體，在燃燃料燃燒燒時，加加入一種種納米級級催化劑劑，不僅僅可以使使煤充分分燃燒，提提高能源源利用率率，而且且會使硫硫轉化成成固體的的硫化物物，不產產生二氧氧化硫氣氣體，從從而杜絕絕有害氣氣體的產產生。室內空氣氣凈化納米TiiO2 經光催催化產生生的空穴穴和形成成于表面面的活性性氧化膜膜能與細細菌細胞胞或細胞胞內組成成成分進進行生化化反應, 使細細菌頭單單元失活活而導致致細胞死死亡, 并且使使細菌死死亡后產產生的內內毒素分分解，即即利用納納米TiiO2 的光催催化性能能不僅能能殺死環(huán)環(huán)境中的的細菌, 而且且能同時時降解由由細菌釋釋放出的的有毒復復合