纳米材料在环境工程的应用

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1、纳米材料在环境工程的应用姓名：陈鹏班级：环境工程1241学号：201210407105纳米材料作为一种新材料，在环境工程中应用非常广泛，比如：在过滤、吸附、大气的处理、电解废水以及废水的回收等。其中经常见到的有纳米膜、碳纳米管、纳米颗粒、纳米材料光催化新技术等等，纳米材料在环境工程中随处可见。纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于：气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材

2、料；超导材料等。纳滤膜孔径在1nm以上，一般1～2nm，主要去除一个纳米左右的溶质粒子，能过滤掉更小颗粒的物质，过滤效果更好。与其他膜分离过程比较，纳滤的一个优点是能截留透过超滤膜的小分子量的有机物，纳米膜分离技术是近年来发展起来的膜分离技术，是指膜的纳米级分离过程。其通过截留相对分子量为300~100000(被分离物料粒径相当于0.3~100纳米)的膜进行分离、纯化，包括了纳滤和部分超滤技术所能分离的量程范围，也是一种以压力为驱动的膜分离过程。由于纳米膜分离技术的截断物质相对分子量范围比反渗透大，而比

3、部分超滤小，因此，纳米膜分离技术可以截留能通过超滤膜的部分溶质，而让不能通过反渗透膜的物质通过，从而有助于降低目的截留溶质的损失。这种技术具有操作方便、处理效率高、无污染、安全和节能等诸多优点。在环境工程中，纳米膜在水处理中应用较广。软化：膜软化水主要是利用纳滤膜对不同价态离子的选择透过特性而实现对水的软化。膜软化在去硬度的同时，还可以去除其中的浊度、色度和有机物，其出水水质明显优于其他软化工艺。而且膜软化具有无须再生、无污染产生、操作简单、占地面积省等优点，具有明显的社会效益和经济效益。膜软化在美国已

4、很普遍，佛罗里达州近10多年来新的软化水厂都采用膜法软化，代替常规的石灰软化和离子交换过程。近几年来，随着纳滤性能的不断提高，纳滤膜组件的价格不断下降，膜软化法在投资、操作、维护等方面已优于或接近于常规法。用于去除水中有机物：纳滤膜在饮水处理中除了软化之外，多用于脱色、去除天然有机物与合成有机物（如农药等）、三致物质、消毒副产物（三卤甲烷和卤乙酸）及其前体和挥发性有机物，保证饮用水的生物稳定性等。在水处理的其他纳米材料的应用。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

5、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。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。因此它能将污水中悬浮物完全吸附并沉淀下来，先使水中不含悬浮物，然后采用纳米磁性物质、纤维和活性炭的净化装

6、置，能有效地除去水中的铁锈、泥沙以及异味等污染物。经前二道净化工序后，水体清澈，没有异味，口感也较好。再经过带有纳米孔径的特殊水处理膜和带有不同纳米孔径的陶瓷小球组装的处理装置后，可以将水中的细菌、病毒100％去除，得到高质量的纯净水，完全可以饮用。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，就会被过滤掉，水分子及水分子直径以下的矿物质、元素则保留下来。该技术在医学领域血透中已开始应用，有“体外肾脏”之称。肝、肾功能衰竭者饮用这种水后，会大大减轻肝、肾脏的负担。在大气处理中，纳米材

7、料因其特有的颗粒尺寸和表面特性及其纳米材料特有的光催化剂性质及其抗菌、除臭、消毒等性质,在环保领域具有十分重要的应用前景。空气中超标的二氧化硫、一氧化碳、和氮氧化物是影响人类健康的有害气体,纳米材料和纳米技术的应用能够最终解决产生这些气体的污染源问题。工业生产中使用的汽油、柴油以及作为汽车燃料的汽油、柴油等,由于含有硫的化合物在燃烧时会产生SO2气体,这是SO2的最大污染源。所以石油提炼工业中有一道脱硫工艺以降低其硫的含量。纳米钛酸钴(CoTiO3)是一种非常好的石油脱硫催化剂。以55-70nm半径的钛

8、酸钴作为催化活体多孔硅胶或A1203陶瓷作为载体的催化剂,其催化效率极高。经它催化的石油中硫的含量小于0.01%,达到国际标准。工业生产中使用的煤燃烧也会产生SO2气体,如果在燃烧的同时加入一种纳米级助燃烧催化剂不仅可以使煤充分燃烧,不产生一氧化碳气体,提高能源利用率,而且会使硫转化成固体的硫化物,而不产生二氧化硫气体,从而杜绝有害气体的产生。　　最新研究成果表明,复合稀土化物的纳米级粉体有极强的氧化还原性能,这是其它任何汽车尾气净化催化剂