《环境工程概论》论文纳米技术与环境保护纳米技术(Na no tech no logy )是指在纳米(0.1~ 100 nm)尺度范畴内研究物质的特性及其相互作用和运动的规律，并利用这些特性为人类服务的 技术，包括纳米材料和纳米结构两个方面目前进展较为成熟的应用技术 要紧有：纳米材料、纳米药物、纳米机械、纳米微电子器件等被称之为 21世纪前沿科学的纳米材料和纳米技术将对环境爱护产生深远的阻碍， 有着广泛的应用前景，甚至会改变人们的传统环保观念利利用纳米材料和纳米 技术解决污染咨询题将成为以后环境爱护进展的必定趋势一、噪声污染操纵飞机、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小，噪声污染可得到有效操纵运用纳米技术 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，能够大大降低机器设备运转时的噪声，又能延长它的使用寿命纳米粒子的抗摩减摩机理要紧通过以下 3条途径实现：1. 类似“微轴承”作用，减少摩擦阻力，降低摩擦系数；2. 在摩擦条件下，纳米微粒在摩擦副表面形成了一个光滑爱护层；3. 填充摩擦副表面的微坑和损害部位，起修复作用。
纳米微粒添加剂的作用机理不同于传统添加剂，与其本身所具有的纳 米效应有在摩擦过程中，因摩擦表面局部温度高，专门在高负荷下，纳米 微粒极有可能处于熔化、半熔化或烧结状态，从而形成一层纳米膜另外 纳米微粒具有极高的扩散力和自扩散能力(比体相材料高十几个数量级),容 易在金属表面形成具有极佳抗摩性能的渗透层或扩散层，表现出“原位摩 擦化学原理” (In-situ tribochemical treament)这种机理认为，纳米添加剂， 专门在高负荷条件下它们的润滑作用不再取决于添加剂小的元素是否关于 基体是化学活性的，而专门大程度上决定于它们是否与基体组分形成扩散 层或渗透层和固溶体纳米添加剂的这一性能，解决了润滑油和燃油添加 剂设计上长期依靠 S、P、Cl 等活性元素的状况，同时解决了 S、P、Cl 对 基体金属造成的腐蚀和带来的环境咨询题二、 固体废弃物处理 纳米技术及材料应用于固体废弃物处理，其优越性要紧体现在以下两 个方面：第一，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倍纳米 TiO2 具有专门强的散射和吸 取紫外线的能力，专门是对人体有害的中长波紫外线 UVA 、UVB(320-400n m, 290-320nm)的吸取能力专门强，成效比有机紫外吸取剂强得多，同时可 透过可见光，因其无毒无味、无刺激性而广泛用于化妆品。
在对日本销售 的37种防晒化妆品的分析中，发觉其中大多数均含有纳米 TiO2英国Tio xide 公司将超微细的 TiO2 粉末制成浆状产品以供化妆品厂家使用， 美国也 开发出了 6 种商品化的无机防晒剂 将纳米 TiO2 应用于涂料中可制成专门 的防紫外线产品，如汽车、轮船面漆的防老化剂，防紫外线伞等其次，利用纳米技术能够将橡胶塑料制品、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，纳米技术可在专门大程度上缓解固体废弃物给环境带来的庞大 的压力也能够减轻填埋等传统方式所带来的二次污染三、污废水处理方面纳米过滤技术纳米过滤(Nano Filtration , NF)是一种由压力驱动的新型膜分离过程， 介于反渗透与超滤之间纳滤膜的孔径范畴在纳米级，其相对分子质量截 留范畴为数百纳滤的特点：一是在过滤分离过程中，它能载留小分子的 有机物并可同时透析出盐，即集浓缩与透析为一体；二是操作压力低，因 为无机盐能通过纳滤膜而透析，使得纳滤的渗透压远比反渗透低纳滤在 工业生产过程中资源的回收或工业废水的处理和循环中有着重要的作用。
自清洁涂料最近发觉，TiO2在紫外光照耀条件下，表面结构发生变化而具有超亲 水性，停止紫外光照耀，数小时或 7d后又回到疏水性状态，再用紫外光照 耀，又表现出超亲水性采纳间隙紫外光照耀，可使表面始终保持超亲水 性状态此特性可用于表面防雾及自清洁等方面镀有 TiO2的表面因为其超亲水性，使油污不易附着，即使有所附着，也是和外层水膜结合，在外 部风力、水淋冲及自重作用下能自动从涂层表面剥离，从而达到防污和自 清洁的目的将TiO2的光催化性能和超亲水性结合应用于玻璃、陶瓷等建 筑材料，在医院、宾馆和家庭中具有宽敞的应用前景四、纳米光催化技术光催化降解是一项新兴的颇有进展前途的废水处理技术，它是指污染 物在光照下，通过催化剂实现分解常用的光催化剂有 TiO2，ZnO, CdS,SnO2, Fe2O3等纳米颗粒由于具有常规颗粒所不具备的纳米效应而具有 更高的催化活性光催化消毒剂纳米TiO2经光催化产生的空穴和形成于表面的活性氧类能与细菌细胞 或细胞内的组成成分进行生化反应，使细菌头单元失活而导致细胞死亡， 同时使细菌死亡后产生的内毒素分解实验结果表明，将TiO2涂覆在玻璃、 陶瓷表面，经室内荧光灯照耀1h后可将其表面99%的大肠杆菌、绿脓杆菌、 金色葡萄球菌杀死。
这种瓷砖若用于医院，则覆着于墙面上的细菌数和空 气中的浮游菌数明显下降；若用于卫生间，贝何明显降低氨气浓度日本 最近开发出用于TiO2覆被的抗菌陶瓷，在光照下可完全杀死其表面的细菌 最近福州大学也研制出牢固的掺杂 TiO2膜的陶瓷材料，对大肠杆菌和空气 中的浮游菌具有稳固的杀灭作用和抑制细菌生长的能力近年来持续研究 开发出含有超细TiO2, ZnO等微粉的抗菌除臭纤维，不仅用于医疗，而且 还可制成抑菌防臭的高级纺织品、 衣服、围裙及鞋袜等自1976年Cary J. H.等人报道了在紫外光照耀下，纳米TiO2可使难降解的有机化合物多氯联 苯脱氯的光催化水处理技术后，引起了各国众多研究者的普遍重视迄今 为止，差不多发觉有 3000 多种难降解的有机化合物能够在紫外线的照耀下 通过纳米 TiO2 或 ZnO 而迅速降解，专门是当水中有机污染物浓度专门高 或用其他方法专门难降解时，这种技术有着明显的优势美国、日本、英 国等已有将纳米 TiO2 光催化技术实际应用于水处理的报道五、纳米吸附材料 由于纳米材料所具有的表面效应，使纳米材料具有高表面活性、高表 面能和高比表面积，因此纳米材料在制备高性能吸附材料方面表现出庞大 的潜力。
一种新型的纳米级净水剂具有专门强的吸附能力它的吸附能力 和絮凝能力是一般净水剂三氯化铝的 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，然后采纳纳米磁性物质、 纤维和活性炭净化装置，能有效地除去水中的铁锈、泥沙及异味等经前 两道净化工序后，水体清亮，没有异味，口感也较好再通过带有纳米孔 径的专门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，能 够 100%除去水中的细菌、病毒，得到高质量的纯洁水，完全能够饮用据 李明等报道，某公司采纳纳米材料用于污水处理净化剂、絮凝剂和杀菌消 毒剂中，这些纳米材料形成的多元复合新型超高效水处理剂，不仅治污成 效好，而且缩短了工艺流程、降低了药剂费用一）纳米材料在空气净化中的应用 纳米材料在处理空气污染方面有宽敞的应用前景，因其具有较小的颗 粒尺寸，而且纳米微粒表面形状随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形 成了凹凸不平的原子台阶，从而起到以下三个方面的作用： 1）提升反应速 度，增加反应率； 2）决定反应路径，良好的选择性； 3）降低反应温度1．二氧化碳排放的操纵二氧化碳减排方面目前有 5 种技术选择：选择新的能源、提升能源效 率、二氧化碳固定、二氧化碳分离以及二氧化碳利用。
而在技术层面，要 紧是采纳新的生产工艺和新型的催化剂，以提升反应效率例如，用燃煤 发电产生的二氧化碳合成液体车用燃料降低二氧化碳排放的 Carnol 工艺，确实是采纳了纳米结构的甲醇合成催化剂，取得了专门好的成效2．空气中硫氧化物的净化纳米技术的催化效率极高 经它催化的石油中硫的含量小于 0.01%在 燃料燃烧的同时加入纳米级催化剂不仅能够使煤充分燃烧 , 不产生一氧化 硫气体 , 提升能源利用率 , 而且会使硫转化成固体的硫化物3．汽车尾气净化 纳米级催化剂用于汽车尾气催化，有极强的氧化还原性能，使汽油燃 烧时不再产生一氧化硫和氮氧化物，全然无需进行尾气净化处理而用纳 米复合材料制备与组装的汽车尾气传感器 , 通过汽车尾气排放的监控 , 可 及时对超标排放进行报警 , 并通过调整合适的空燃比 , 减少富油燃烧，达到 降低有害气体排放和燃油消耗的目的纳米稀土钛矿型复合氧化物对汽车 尾气所排放的 NO，CO 等具有良好的催化转化作用 , 能够替代昂贵的重金 属催化剂用作汽车尾气催化剂将合成的纳米介孔结构的碳分子筛应用于 催化柴油的吸附改质，也具有专门优越的性能3.1 汽车尾气净化催化剂 最新研究成果表明，复合稀土化合物的纳米级粉体有极强的氧化还原 性能，这是其他任何汽车尾气净化催化剂东欧不能比拟的。
它的应用能够 完全解决汽车尾气中一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）的污染咨询题 以活性炭作为载体，纳米ZrO.5CeO.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+电子能够在其3价和4 价之间传递，因此具有极强的电子得失能力和氧化还原性，在加上纳米材 料比表面大，空间悬键多，吸附能力强，因此它在氧化一氧化碳的同时还 还原氮氧化物，使它们转化为对人体和环境无害的气体——二氧化碳和氮 气科学工作者研制的更新一代的纳米催化剂，将在汽车发动机汽缸发挥 催化作用，是汽油在燃烧时就不产生 CO和NOx，从而我、无需进行尾气 净化处理3.2 石油脱硫催化剂 工业用及车用燃料油是最大的二氧化碳污染源，燃料油中的含硫化合 物在燃烧后会产生SO2,因此石油炼制工业有脱硫工艺以降低汽柴油的硫 含量采纳半径为55-70nm的钛酸钻（CoTi3）作为催化活体，以多孔硅胶 或 Al2O3 陶瓷作为载体的催化剂进行脱硫，其催化效率极高采纳沉淀溶 出法制备的粒径约 30-60nm 的白色球状钛酸锌粉体，该粉体比表面积大， 化学性高，用它作吸附脱硫剂，较固相烧结法制备的钛酸粉提成效明显提 升。
经催化的石油中硫的含量小于 0.01%，达到国际标准3.3 纳米燃油添加剂纳米技术为添加剂市场开创了新的市场机遇北京大学博雅公司利用 纳米技术研制开发出 NANO 牌纳米燃油添加剂，采纳液相纳米技术生产的 燃油添加剂以纳米级的微爆使燃油二次雾化，与空气混合平均、充分， 使燃烧进行更完全，可广泛应用于工业和商业用汽油、柴油和重油等纳米燃油添加剂还能够大幅增加动力，降低燃油消耗，提升发动机性 能并延长其寿命，减少尾气中有害物质的排放，爱护环境该添加剂采纳 创新的纳米微乳化技术生产的新一代多用途燃油添加剂，能够全面解决辛 烷值强化剂、清洁剂和皆有添加剂所单独解决的咨询题，还能够整体改善 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 剂纳米燃油添加剂可降低发动机对辛烷值的要求、提升动力性能、节约 燃油、降低排污、改善车辆性能3.4 煤炭用助燃催化剂工业用煤燃烧后也会产生 SO2 气体，在燃料燃烧时，加入一种纳米级 催化剂，不仅能够使煤充分燃烧，提升能源利用率，而且会使硫转化成固 体的硫化物，不产生二氧化硫气体，从而杜绝有害气体的产生室内空气净化纳米 TiO2 经光催化产生的空穴和形成于表面的活性氧化膜能与细菌 细胞或细胞内组成成分进行生化反应 , 使细菌头单元失活而。