纳米材料及纳米技术在环境修复中的实际应用(I)- 纳米金属铁

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纳米材料及纳米技术在环境修复中的实际应用(I)- 纳米金属铁

有关纳米材料在环境修复,污染处理,的研究已经很多，例如纳米还原剂（金属），吸附剂（金属氧化物），纳米纤维，纳米感应器（sensor）. 由于成本，技术，以及规模化生产等方面的原因，许多的研究仍处于 验室研究阶段。现在介绍几个在环境修复与处理方面有实际应用并且以批量生产的纳米材料。 （1）纳米金属铁 或纳米零价铁（nanoscale zero-valent iron, nZVI） 金属铁 或零价铁（ZVI）无毒，价格低，来源广。自从加拿大的Gillham 教授(University of Waterloo, Canada, )第一次发现ZVI 可以还原脱氯后，ZVI在水处理方面的研究和应用得到大量的推广。铁粉可以对含氯（卤）有机物脱氯，还原讲解有机染料（主要是偶氮染料），还原固定重金属离子，还原无机离子等。目前ZVI在环境修复和污染处理方面的实际应用主要是用作地下水处理的渗透性活性墙（permeable reactive barrier， PRB） . 在地下水流经的地域建立PRB,地下水流经PRB时，污染物和ZVI反应并被降解。PRB需要大量的铁粉，并且开始时工程量较大， 不太适合小区域的地下水处理。用于PRB的铁粉通常是较大的颗粒，反映较慢，并且可能 生成中间产物。但是大的铁粉价格较低，且有效时间较长。在本网站有关于PRB的讨论。 和大的铁粉相比，纳米铁粉（nZVI, 10~100 nm）有更大的比表面积，较高的表面活性能，较多的表面活性点，及较好的流动性（surface area, activity sites, surface energy, and mobility）.里海大学（Lehigh University）的张伟贤教授第一个将nZVI用于环境污染的处理和修复。张教授和他的研究小组进行了大量的实验室研究和现场试验，取得了很好的效果。该方法特别适用于小面积的地下水处理和特殊地带的地下水处理(hot point)。例如，一栋建筑下面的地下水的处理。通常只需要根据地下水的流动，在地表打一些洞，用泵将nZVI 溶液（ slurry ）注入到地下水中即可。操作叫方便，1至2 人即可。 nZVI可以用化学方法和机械碾磨得方法生产。化学方法（NaBH4）还原铁离子（Fe2+ or Fe3+）获得的nZVI有较高的活性，但是成本较高，因为NaBH4价格较高。机械碾磨法适用于大量生产，价格低，无二次污染，但是保持铁表面活性是一个技术上的难点。 另外，有一些关于地下水中纳米铁的收集和处理的疑虑和问题，据信现在没有有关的报道和较好的方法。 纳米铁在环境中的应用是一个较大的发现和突破。纳米铁在处理地下水和土壤（填埋场）已有大量的实验和应用, 应该有较好的发展前景和市场。 相关链接： http://communications.uwaterloo.ca/Gazette/1997/September03/Groundwater%20expert%20Gillham%20is%20honoured www.lehighnanotech.com http://es.epa.gov/ncer/nano/lectures/zhang.html 资料来源: http://www.cespn.net/bbs/viewthread.php?tid=2375 更多技术资料请下载附件. [ 本帖最后由 cbaiyang 于 2008-8-9 03:57 编辑 ]