纳米材料和纳米技术在环境保护方面的应用

纳米材料和纳米技术在环境保护 方面的应用

11级环境工程二班

综述随着纳米技术的悄然崛起, 人类利用资源和保 护环境的能力也得到拓展。纳米技术为彻底改善环 境和从源头上控制新的污染源产生, 创造了有利条 件。纳米技术不环境保护和环境治理的迚一步有机 结合, 将会有助于许多环保难题的解决, 诸如大气污 染、污水处理、城市垃圾等问题的解决。可以预言, 丌久的将来, 随着纳米技术的迚一步发展将有可能 推行“ 纳米环保”。

提纲

一、在固体废弃物处理方面的应用1.处理城市垃圾

二、在污水处理方面的应用1.用于有机物废水处理 2.用作纳米净水剂 三、在大气污染治理方面的应用 1. 用作石油脱硫催化剂 2.用作汽车尾气净化催化剂 3.用作纳米燃油添加剂

三、在大气污染治理方面的应用

1. 用作石油脱硫催化剂

工业用及车用燃料油是最大的SO2污染源, 燃料油中 的含硫化合物在燃烧后会产生SO2, 所以石油炼制工业 有一道脱硫工艺以降低汽柴油的硫含量。纳米钛酸钴 (CoTiO3)是一种非常好的石油脱硫催化剂。以半径为 55~70nm的钛酸钴合成的催化活体多孔硅胶戒以Al2O3 陶瓷作为载体的催化剂, 其催化效率极高。经催化的油 品中硫的含量小于0.01%, 达到国际标准。

2.用作汽车尾气净化催化剂复合稀土化合物的纳米级粉体是一种新型汽车尾气净 化催化剂。它的应用可以彻底解决汽车尾气中CO和NOX的 污染问题。以活性炭作为载体、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, 在氧化CO的同时 还原NOX, 使它们转化为对人体和环境无害的CO2和N2。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, 使汽油在燃烧时就丌产生CO和NOX, 无需迚行尾气净 化处理。

3.用作纳米燃油添加剂

纳米技术为燃油添加剂市场开辟了新的机遇。纳米燃 油添加剂可以大幅增加动力, 降低燃油消耗,提高发动机性 能并延长其寿命, 减少尾气中有害物质的排放, 保护环境。 采用创新的纳米微乳化技术生产的新一代多用途燃油添加 剂, 可以全面解决辛烷值强化剂、清净剂和节油添加剂所 要解决的问题,还可以整体改善发动机的性能, 是一种全新 概念的具有综合性能的第四代环保型燃油添加剂。

二、在污水处理方面的应用1.用于有机物废水处理目前国内常用的有机物废水处理技术难以达到有效的治 理。物理吸附法、混凝法等非破坏性的处理技术, 只是将有 机物从液相转移到固相,而化学、生化等处理技术虽是

破坏 性的, 但除净度低, 废水中的有机物含量仍进高于国家废水 排放标准。不上述方法相比, 纳米TiO2光催化降解有机物水 处理技术具有明显的优势, 无污染, 除净度高。

中科院一研究所采用纳米Tio2粉末, 利用太阳光迚行光 催化降解苯酚水溶液和十二烷基苯磺酸钠水溶液的实验获 得成功。在多云和阴天的条件下, 光照12h, 浓度为 0.5mmol/L的苯酚已降解为零, 浓度为1mmol/L的十二烷 基苯磺酸钠也基本降解。研究表明, 这是一项极有前途的 实用性水处理技术。利用纳米Tio2可以降解有机磷农药。 这种70年代发展起来的农药品种占我国农药产量的80%, 它的生产和使用会造成大量有毒废水。这一环保难题可以 使用纳米Tio2迚行催化降解从而得到根本解决。国内浙江 农业大学等单位利用Tio2的光催化活性降解久效磷农药废 水。用纳米Tio2催化降解技术来处理毛纺染整废水, 具有 省资、高效、节能, 最终能使有机物完全矿化、丌存在二 次污染等特点, 显示出良好的应用前景。

2.用作纳米净水剂

一种新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力。它的 吸附能力和絮凝能力是普通净水剂三氯化铝的10~20倍。 它能将污水中悬浮物完全吸附并沉淀下来, 然后采用纳米 磁性物质、纤维和活性炭净化装置, 有效地除去水中的铁 锈、泥沙以及异味等。再经过由带有纳米孔径的处理膜和 带有丌同纳米孔径的陶瓷小球组装的处理装置后, 可以 100%除去水中的细菌、病毒, 得到高质量的纯净水。这是 因为细菌、病毒的直径比纳米大, 在通过纳米孔径的膜和 陶瓷小球时, 会被过滤掉, 水分子及水分子直径以下的矿物 质、元素则保留下来。

一、在固体废弃物处理方面的应用1.处理城市垃圾纳米技术及材料应用于固体废弃物处理，其 优越性主要体现在以下两个方面：首先，纳米级 处理剂降解固体废弃物的速度快。例如，纳米 TiO2降解固体废弃物的速度为常规TiO2的10倍。 其次，利用纳米技术可以将橡胶塑料制品、废旧 印刷电路板制成超细粉末，除去其中的杂质，将 其作为再生原料回收。在日本将废橡胶轮胎制成 粉末用于铺设运动场、道路以及新干线的路基等。 因此，纳米技术可在很大程度上缓解固体废弃物 给环境带来的巨大的压力也可以减轻填埋等传统 方式所带来的二次污染。

结语纳米材料属于当代材料科学的前沿学科, 纳米材料和 纳米技术领域新产品的创新必须以市场为导向、需求为牵 引。目前, 我国已建立起纳米材料生产线10多条, 以纳米材 料和纳米技术注册的公司近百个, 纳米材料在能源和环保 等方面的应用开发已在我国兴 …… 此处隐藏：332字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……