納米功能材料在環保中的應用材料120941230265曾雪淇

納米技術具有極大的理論和應用價值，納米材料被譽為“21世紀最有前途的材料”。納米技術研究在0.1~100nm尺度范圍內物質具有的特殊性能及其應用。廣義的納米材料是指在三維空間中，至少有一維達到納米尺度范圍，或以其為基本單位所構成的材料。納米材料具有輻射、吸收、殺菌、吸附等特性，眾多研究表明這些新特性將在環境保護領域產生深遠的影響。納米材料初了解…納米技術在治理有害氣體方面的應用

1.有害氣體的來源

空氣中超標的二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)和氮氧化物（NOC）是影響人類健康的有害氣體，納米材料和納米技術的應用能夠最終解決產生這些氣體的污染源問題。工業生產中使用的汽油、柴油以及作為汽車燃料的汽油、柴油等，由于含有硫的化合物在燃燒時會產生S02氣體，這是S02的最大污染源。2.有害氣體的治理（1）納米鈦酸鈷(CoTi03)是一種非常好的石油脫硫催化劑。以55-70nm的鈦酸鈷半徑作為催化活體多孔硅膠或A1203陶瓷作為載體的催化劑，其催化效率極高。經它催化的石油中硫的含量小于0.01％，達到國際標準。（2）復合稀土化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所不能比擬的。它的應用可以徹底解決汽車尾氣中一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的污染問題。帶來的效用

1.開發替代燃料或研究用于控制汽車尾氣對大氣污染材料，對凈化環境具有重要的意義。用納米復合材料制備與組裝的汽車尾氣傳感器，通過汽車尾氣排放的監控，可及時對超標排放進行報警，并通過調整合適的空燃比，減少富油燃燒，達到降低有害氣體排放和燃油消耗的目的。納米稀土鈦礦型復合氧化物對汽車尾氣所排放的NO、CO等具有良好的催化轉化作用，可以替代昂貴的重金屬催化劑用作汽車尾氣催化劑。2.用納米Fe2O3作為催化劑，經納米材料催化的燃料中硫的含量小于0.01%，不僅節約了能源，提高能源的綜合利用率，也減少了因為能源消耗所帶來的環境污染問題，而且使廢氣等有害物質再利用成為可能。3.納米TiO2經光催化產生的空穴和形成于表面的活性氧膜化能與細菌細胞或細胞內組成成分進行生化反應，使細菌頭單元失活而導致細胞死亡，并且使細菌死亡后產生的內毒素分解，即利用納米TiO2的光催化性能不僅能殺死環境中的細菌，而且能同時降解由細菌釋放出的有毒復合物[5]。在醫院的病房、手術室及生活空間安放納米TiO2光催化劑可具有殺菌、除臭作用。納米技術在污水處理方面的應用

污水中通常含有有毒有害物質、懸浮物、泥沙、鐵銹、異味污染物、細菌病毒等。污水治理就是將這些物質從水中去除。由于傳統的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題，污水治理一直得不到很好解決。納米技術的發展和應用很可能徹底解決這一難題。污水中的貴金屬是對人體極其有害的物質。它從污水中流失，也是資源的浪費。1.處理無機污染廢水

污水中的重金屬對人體的危害很大，重金屬的流失也是資源的浪費。納米粒子能對水中的重金屬離子通過光電子產生很強的還原能力。如納米TiO2能將高氧化態汞、銀、鉑等貴重金屬離子吸附于表面，井將其還原為細小的金屬晶體，既消除了廢水的毒性，又回收了貴重金屬。2.處理有機污染廢水大量研究表明納米TiO2等作為光催化劑，在陽光下催化氧化水中的有機污染物，使其迅速降解。至今為止己知納米TiO2能處理80余種有毒污染物，例如Pintar等在間歇式反應器中納米Ru/TiO2作催化劑，對酸性或堿性牛皮紙漂白廢水進行光催化降解，廢水中的有機總碳TOC的去除率可達到99.6%，并使廢水完全脫色。經光催化濕空氣氧化處理后的工廠廢水對弧菌的毒性的實驗表明，用該方法處理后的工廠漂白廢水完全可以進一步生物降解。3.自來水的凈化處理

新型納米級凈水劑[7]的吸附能力和絮凝能力是普通凈水劑Al2O3的10~20倍，能將污水中懸浮物完全吸附并沉淀，然后采用納米磁性物質、纖維和活性炭凈化裝置，有效地除去水中的鐵銹、泥沙以及異味等。再經過由帶有納米孔徑的處理膜和帶有不同納米孔徑的陶瓷小球組裝的處理裝置后，可以100%除去水中的細菌、病毒，得到高質量的純凈水。這是因為細菌、病毒的直徑比納米大，在通過納米孔徑的膜和陶瓷小球時，會被過濾掉，水分子及水分子直徑以下的礦物質、元素則保留下來。在其它環保領域的應用

1噪聲控制飛機、車輛、船舶等發動機工作的噪聲可達上百分貝，容易對環境造成噪聲污染。當機器設備等被納米技術微型化以后，其互相撞擊、磨擦產生的交變機械作用力將大為減少，噪聲污染便可得到有效控制。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，大大降低機器設備運轉時的噪聲，又能延長設備的使用壽命。2固體廢物處理納米技術及納米材料應用于城市固體垃圾處理，主要有兩個方面：一是可以將橡膠制品、塑料制品、廢印刷電路板等制成超微粉末，除去其中的異物，成為再生原料回收；二是利用納米TiO2催化技術可以使城市垃圾快速降解，其速度可達到大顆粒TiO2的10倍以上，從而緩解大量城市垃圾給城市環境帶來的壓力。神奇的納米TiO2

由于納米TiO2除了具有納米材料的特點外，還具有光催化性能，使得它在環境污染治理方面將扮演極其重要的角色。1．降解空氣中的有害有機物

光催化劑可以很好地降解甲醛、甲苯等使內氣體污染物，其中納米TiO2的降解效率最好，將近達到100％。其降解機理是在光照條件下將這些有害物質轉化為二氧化碳、水和有機酸。納米TiO2的光催化劑也可用于石油、化工等產業的工業廢氣處理，改善廠區周圍空氣質量。2．降解有機磷農物以前70年代發展起來的農藥品種占我國農藥產量的80％，它的生產和使用會造成大量有毒廢水。這一環保難題，使用納米TiO2來催化降解可以得到根本解決。

6．除臭一般常用的殺菌劑Ag、Cu等能使細胞失去活性，但細菌被殺死后，可釋放出致熱和有毒的組分如內毒素。內毒素是致命物質，可引起傷寒、霍亂等疾病。利用納米TiO2的光催化性能不僅能殺死環境中的細菌，而且能同時降解由細菌釋放出的有毒復合物。在醫院的病房、手術室及生活空間細菌密集場所安放納米TiO2光催化劑還具有除臭作用。

7．自潔效應

納米TiO2