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纳米物质通常可划分为纳米粒子、纳米薄膜(多层薄膜、颗粒薄膜)以及纳米固态三类。
从广义上讲,“纳米物质”是一种以纳米物质为基础,以纳米物质为基础的物质。纳米技术指的是在1到100nm的尺度范围内,对电子、原子和分子的本质规律和特性进行研究,并将其应用于制作不同物质的一门全新的综合性科学技术。
由于其独特的微观结构,纳米尺度下存在着量子尺度效应、小尺度效应以及表面效应等。
因此,它在机械性能和磁、光、电、热等方面都表现出明显区别于常规的物理性质,并表现出许多新颖的性质,如辐射、吸收、催化、吸附等。
因此,纳米级的复合氧化物就拥有了高的催化活性,可以利用其催化降解染料废水。
(3)天然纳米材料一一膨润土的矿物特性
在矿物学上称为“蒙脱石”,它是由几十亿年以前自然生成的一种纳米尺度的物质。在国外,膨润土被称为天然纳米物质,万能粘土。
根据它的矿物质特征,有一万种不同的使用方法。通常而言,膨润土是一种优良的粘结性、膨长性、胶体分散性、悬浮性、吸附性、催化活性、触变性、阳离子交换性等性质的粘土。膨润土具有特殊的膨胀性能,这是由于其具有较强的理化性质和较强的水结合性能。
③农药
农药主要是有机磷、有机氯及含氮化合物,主要包括了除草剂和杀虫剂。由于其在大气、土壤、水体等环境介质中的持久性、广泛的毒害作用以及难被生物降解等特点,其在自然生态系统中的环境行为备受重视。
通过实验发现,用375W的水银灯辐照,可以在很短的时间里将OPs全部降解成磷酸根。利用光解水技术降解杀虫剂具有其它技术难以比拟的优势。
④表面活性剂
目前,随着其在工业、农业、居民生活等领域的大量使用,其对水体的污染日益加剧。因其对污水的生物化学处理有较大的作用,并可促进肝内胆固醇的生成,故其在水中的应用备受关注。
现有的泡沫分离、絮凝分离、吸附等技术在水中广泛应用,但对含SRs的污水仍存在较大的局限性。
然而,利用纳米TiO2作为光催化剂,将其应用于某些表面活性剂的光降解,获得了良好的结果。
3.2治理大气污染
由于人类物质条件的改善,机动车的数量不断增加,因此,机动车的废气已经成为了空气中最重要的一种污染物。
如何有效地控制机动车废气排放,是目前世界上许多国家迫切需要解决的问题。前期试验表明,该材料对CO、NO、HC等污染物具有较好的催化转换性能。
在此基础上,将其与多孔堇青石基复合,制备出三元复合催化材料,且成本低廉,可取代贵金属催化剂。目前,国内外已有大量的稀土钙钛矿材料被用于处理机动车尾气。
3.3天然纳米材料——膨润土在环境保护领域的应用
在现代社会,环境保护已成为最重要的问题。在环境防护方面,作为一种自然的纳米物质——膨润石,应该在国际上广泛应用。
膨润土可以用作危险物质的吸附剂,对污水进行澄清,对核废物和有毒材料进行封闭,对受污染的水进行防水剂、污水处理剂、洗涤助剂等,在国内,对其进行了开发、研究和使用。
(1)在废料处理方面的应用
在垃圾填埋场地,有许多种类型的地毡(板)或地粉,用于填埋场地的防水,特别是在德国,韩国,日本,美国,应用较多,在国内也已经有了应用。
由于其水致密程度的自修复和恢复能力,从理论上讲,它是一种近似理想的防水材料。
对核电厂及其它放射性废物采用膨胀土粘稠浆液包覆后,将其置于集装箱中并埋藏于地下,其处理方法在国外已取得了很好的成效;以膨润土为主要原料制作的灭菌应急药箱,在国外应用十分普遍。
采用该方法对印染废水、氨气洗涤废水和味精生产废水进行了净化试验,其去除率可达到99.5%以上。一些污水经过治理后,又将其作为饲料添加剂使用。
其作用可以让动物的排泄物更好的分散,更好的清理。
而在中国各大城市,对饲料的需求也越来越大,饲养动物的养殖场、屠宰场、水产加工厂,会产生大量的污水和恶臭,对生态系统造成很大的危害,所以可以在这里喷洒“膨润十”,同时还可以提取有效的化肥,一箭双雕。
利用膨润土对油炸食品中产生的油炸废油和油脂进行了高效的处理。膨润土是一种优良的吸附剂,目前在国外广泛应用于电力工业中的绝缘油;海洋油轮溢出的原油漂浮在水面,而在海外则是将其吸收后的凝结物除去。
结语总而言之,伴随着对纳米材料和纳米技术的基础研究的不断深化,以及其实际应用的不断推进,纳米材料及技术在环境保护和环境治理领域的应用呈现出了一片繁荣的景象。
目前,在对其进行系统研究的同时,也存在着一些亟待解决的问题,例如:对其微结构特性的认识还需要对其进行详细的分析和确认;在此基础上,进一步完善纳米粒子的合成方法,为进一步提高其在工业上的实际应用奠定了坚实的基础。
我们认为,随着科技的不断进步,纳米技术的应用,将会给人类的生存和发展带来巨大的挑战。
与传统的物质相比,纳米材料拥有着许多不同于常规物质的特殊性质,未来将会有越来越多的纳米材料被用于环保和治理,这将会使大气污染、污水处理、城市垃圾等诸多环保问题得以根本地解决。人们可以尽情地享用由纳米物质和技术所产生的清洁的环境。
参考文献
纳米材料和纳米结构北京:科学出版社二氧化钛的尺寸与光催化活性的关系.催化学报半导体光催化剂及其改性技术进展.均匀沉淀法制备纳米TiO及其在环保方面的应用.环境化学附载Ti02光催化降解咪呀胺农药.环境科学