纳米技术在化工生产中应用

《纳米技术在化工生产中应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、纳米技术在化工生产中应用　　【摘要】纳米技术已经成为化工生产中的重要技术，本文介绍了纳米粒子的制备，及纳米技术在化工生产中的应用。【关键词】纳米技术粒子制备方法化工生产纳米科学技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料性质和应用。由于纳米粒子的特性：表面效应，体积效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应。这4种效应使纳米粒子和固体呈现许多优异的物理性质，化学性质，出现特殊现象。随着科技进步的发展，纳米技术已经渗透到化学加工行业。1纳米粒子制备方法纳米材料制备方法很多，可分为物理方法和化学方法。1.1物理方法1.1.1真空

2、冷凝法等离子体经过真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化制取，最后骤冷。特点：晶体组织好，纯度高，可控粒度大小，较高水平的技术设备。1.1.2物理粉碎法纳米粒子由机械粉碎、电火花爆炸等工艺制取。特点：成本低，过程简易，但颗粒不均匀分布，纯度低。81.1.3机械磨球法机械磨球法，纳米粒子由一定控制条件下的纯元素，合金或复合材料制成，特点：成本低，操作简单，颗粒不均匀分布，但纯度较低。1.2化学法1.2.1气相沉积法通过金属化合物蒸气的化学反应制成纳米材料。其特点：纯度高，粒度分布窄。1.2.2沉淀法把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。其特

3、点：简单易行，但颗粒半径大，纯度低，适合制备氧化物。1.2.3水热合成法在高温高压下，在蒸汽等流体或水溶液中制取，经分离和热处理得到纳米粒子。特点：分散性好、纯度高、粒度易控制。1.2.4溶胶凝胶法金属化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，经过低温热处理而合成纳米粒子。其特点反应物种多，过程易控制，颗粒均匀，适合氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物制备。1.2.5微乳液法8互不相容的两种溶剂，在表面活性剂的作用下生成乳液，在微泡中历经成核、聚核、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。2纳米材料在石油化工生产中的应用2.1纳

4、米管在化工中应用纳米管可制成高强度碳纤维材料，其作为增强填料可形成各种复合材料，还可制成贮氢材料。（碳纳米管储气能力极强，多壁碳纳米管储氢量可达4.2%可作为储氢材料用于料电池等领域）由纳米尺寸碳颗粒形成的碳纳米管可用作料电池电极的支撑材料。导电纳米管衍生的增强氟聚合物，扩展了纳米管增强的塑料范围，其中包括乙烯一四氟乙烯和聚偏二氟乙烯，在汽车、电子和材料处理各个领域有广泛的应用，可控制静电、提高抗化学品性能、增强内在润滑性。2.2在催化剂方面的应用8纳米粒子表面活性中心多，而且粒径变小，表面积增大，吸附性能和催化能力的增强，为它作催化剂提供了条件。纳米粒于作

5、催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。由纳米微粒合成的催化剂比普通催化剂的反应速度提高10～15倍。半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面纳米微粒作为催化剂有较为广泛的应用。半导体颗粒分散在溶液中，可近似地看成是一个短路的微型电池，能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光，从而产生电子—空穴对，电子与空穴分离，分别移动到粒子表面的不同位置，与溶液中相近的成分，进行氧化反应和还原反应。光催化反应包括许多反应类型。例如如醇与烃的氧化，无机离子氧化还原，有机物催化脱氢和加氢、氨基酸合成，固氮反应，水净化处

6、理，水煤气变换等，其中多相催化难以实现的都靠光催化得以实现。水中的有机污染物会在半导体多相光催化剂作用下降解。2.3在过滤和分离方面的运用在化学工业中，纳米过滤技术广泛应用于水、空气的纯化以及其它工业过程中，其中包括药物和酶的提纯，油水分离和废料清除等。纳米多孔材料的吸收和吸附性能，提供了在污染治理方面应用的可能性。在膜生物方面，其过滤分离功能尤为优异。膜生物反应器，具备出水水质良好、装置结构合理、方便管理、水力停留时间和泥龄完全分离、剩余污泥量少和低能耗等突出特性。但膜生物污染使其难以广泛应用，探求新的解决办法：向一体式膜生物反应器中投加纳米材料从而改变料

7、液性质，能有效提高膜生物反应器对污染物的去除效率和预防膜污染，扫描电镜分析中空纤维膜的表观结构的变化情况，用红外光谱分析活性污泥性质的变化。8实验结果表明：纳米材料的加入，对COD和NH3-N的清除并无明显影响，增高TP去除率，TP去除率达70%。投入纳米材料能改变生物膜和活性污泥的性质的表观结构，抑制膜污染。在MBR中加入碳化钨对COD和NH3-N的去除效果无影响，但对磷的去除有显著作用。纳米材料的加入，大大减少了膜孔堵塞的几率，减少了污染物质在膜面的阻滞、沉积，也能改善污泥的活性，为防治膜污染的一种有效手段。2.4在涂料方面的应用表面涂层技术与纳米技术的

8、结合本世纪关注的热点，使得涂层材料结构和功能性质的得