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| 纳米技术在环保领域的广阔应用前 |
| 2007-12-13 09:12:04 |
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由纳米结构单元构成的纳米材料,在机械性能,磁,光,电,热等方面与普通材料有很大不同,具有辐射,吸收,催化,吸附以及二元协同性等新特性.材料性能的重大改善和制造模式的改变也将引发一场工业革命.在未来的绿色革命中将大显身手,并将对人民身体健康和生态环境质量的提高起到积极的作用.
1.纳米材料吸附能力的开发利用
纳米材料的基本构成决定了它超强(10倍以上)的吸附能力.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,但它从污水中流失,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.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氧化铝的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.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.
2.纳米材料催化能力的利用
纳米材料催化剂具有独特的晶体结构及表面特性,因而,其催化活性和选择性都大大优于常规催化剂,甚至使原来不能进行的反应也能完全进行.目前的研究表明,纳米催化材料对催化氧化,还原,裂解反应都具有很高的活性和选择性,对光解水制氢及一些有机合成反应也具有明显的光催化活性.
经研究发现,纳米TiO2对于水中的卤代脂肪烃,染料,硝基芳烃,取代苯胺,多环芳烃,杂环芳烃化合物,烃类,酚类,去面活性剂,农药等都能有效的进行光催化反应,达到除毒,脱色,矿化,最终分解为CO2和H2O2,从而消除有机物对环境的污染.
纳米TiO2能对水中的重金属离于通过光生电子产生很强的还原能力,废水中Cr6+产具有较强的致癌性,其毒性比Cr3+产高出100倍,地表水中Cr6+最高允许含量为0.1毫克/升.通过TiO2的光催化还原可使85%的Cr6+被还原,这在实际应用中对处理含Cr废水有着重要意义.
目前,纳米TiO2光催化剂特殊作用正在引发一场所谓"光洁净革命".
3.噪声控制
飞机,车辆,船舶等发动机工作的噪声可达到上百分贝,容易对人造成危害.但当机器设备等被纳米技术微型化以后,其互相撞击,磨擦产生的交变机械作用力将大为减少,噪声污染便可得到有效控制.运用纳米技术开发的润滑剂,既能在物体表面形成永久性的固态膜,产生极好的润滑作用,得以大大降低机器设备运转时的噪声,又能延长它的使用寿命.
另外,在强磁性纳米粒子外包裹一层长链的表面活性剂,使其稳定地分散在基液中形成胶体,即得到磁流体.这种磁流体可以用于旋转轴的密封.这种轴密封的优点是完全密封,无泄漏,无磨损,不发热,轴承寿命长,不污染环境,构造简单等,主要用于防尘密封和真空密封等高精尖设备及航天器等.
4.防止电磁辐射
近年来,有关工频电磁场对人体健康的影响问题已众所周知,可现在我们再也不用为防电磁辐射而担忧.若在强烈辐射区工作井需要电磁屏蔽时,可以在墙壁加入纳米材料层,或者涂上纳米涂料,能大大提高遮挡电磁波辐射性能.我们知道,紫外线对人体的害处极大,但有的纳米微粒可以吸收紫外线对人体有害的部分.从而使纳米粒子在防紫外线方面也有较大的应用前景.
5.监测环境污染
斯坦福大学的研究人员发现碳纳米管可以用于探测有毒的二氧化氮和氨气,有毒的氮氧化物(NOx)和氨气(NH3)可导致酸雨和温室效应,因此其在大气中的含量必须适时监测.与现有检测仪器不同的是,利用纳米技术研制的探测器是由两端连接着金属导线的纳米碳管组成.该探测器可以在室温下用于监测氮氧化物(NOx)和氨气(NH3)浓度,造价低廉,并且体积微小,只有3微米长,仿佛是用微芯片进行化学分析的"芯片实验室".该技术对二氧化氮,氨气等进行监测很有价值.
6.纳米催化剂的综合利用
纳米材料的比表面积大,表面活性中心多,为其做催化剂提供了必要条件,国际上已把纳米材料作为第四代催化剂进行了研究与开发.纳米材料的催化剂在环保领域的应用还有以下几个方面:例如,纳米氧化锌可作为光催化剂,在紫外光的照射下,它能分解些有机物质,实现抗菌和除臭.这一性质已被广泛应用于纤维,化妆品,陶瓷,玻璃,建材和环境工程等行业中.如,用纳米Fe2O3作为催化剂,经纳米材料催化的石油中硫的含量小于0.01%.不仅节约了能源,提高能源的综合利用率,而且也减少了因为能源消耗所带来的环境问题,并进一步使废气等有害物质再利用成为可能.
引自：百度搜索 | |
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