蔫糕

ＴｅｃｈｎＯｌｏ留ＤｅＶｅｌ叩ｍｅｎｔ

纳米技术与环境保护

Ｎａｎｏｓｃａｌｅ

ＴｅｃｈｎＯＩＯｇｙ

ａｎｄ ＥｎＶｉｒＯｎｍｅｎｔａｌ ＰｒＯｔｅｃｔｉＯｎ

夏秦海（秦皇岛市环境监理中心站，河北０６６０００）

摘要纳米技术是一种具有重要理论价值和广阔应用前景的新技术，被誉为２１世纪最有前途的技术之一。本文阐述了该

技术的含义、在环境领域的应用以及其潜在突破。

关键词

纳米技术环境保护纳米材料应用潜在突破

１

纳米技术

纳米（ｎｍ）技术是指在０．１～１００ｎｍ尺度范围内，研究电

子、原子和分子内在规律和特征，并用于制造各种物质的一门

崭新的综合性科学技术。其中１ｎｍ等于１０‘９ｍ。纳米尺度的物

质颗粒接近原子大小，此时量子效应开始影响到物质的性能和

结构。由纳米级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

附等新特性。工业界的领导者们认为，纳米技术在２１世纪将改

变几乎每一件人造物体的特性，材料性能的重大改善和制造模

式的改变将引发一场工业革命。不难设想，纳米技术在未来的

绿色革命中将大显身手，给环境保护带来突破性变化。

２

纳米技术在环境领域的应用

２．１

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。国际上已将纳米材料作为第四代催化剂进

行研究与开发。如纳米Ｆｅ、Ｎｉ与１一Ｆｅ：Ｏ，混合轻烧结体可以

代替贵金属而作为汽车尾气净化的催化剂，有极强的氧化还原

性能，使汽油燃烧时不再产生一氧化碳和氮氧化物。

２．２

有几家化工公司开发一种可以用来代替汽车中的金属

构件的纳米粒子增强型复合材料，这种纳米复合材料的广泛使

用可能使汽油的燃烧量每年减少１５亿Ｌ，二氧化碳的排放量

每年至少减少５０亿奴。

２．３

用黏土和聚合物的纳米粒子替代轮胎中的炭黑是一项

生产环保型、耐磨损轮胎的新技术。

３

纳米技术在环境领域的潜在突破

３．１

有效利用资源

纳米技术是从原子和分子开始制造材料和产品。这种从小到

大的制造方式需要的材料较少，造成污染程度较低。在我国已有微

一４４一

马达、微传感器等纳米微机电系统元器件问世。由于纳米技术导致

产品微型化，使所需资源减少，不仅可达到“低消耗、高效益”的可

持续发展目的，而且其成本低廉。可以预测，未来资源浪费、造价昂

贵的大型机械设备会逐步淘汰，以实现资源消耗率的“零增长”。

３．２

用于对水和空气的处理

清除水和空气中最细微的污染物（分别为３００ｎｍ和

５０ｎｍ），使空气和饮用水更加清洁。新型的纳米级净水剂具有

很强的吸附能力，是普通净水剂的１０～２０倍，可将污水中的悬

浮物和铁锈、异味等污染物除去。通过纳米孔径的过滤装置，还

能把水中的细菌、病毒去除。净化和淡化海水的选择性滤膜，不

仅成本低，而且所需能量还不到目前的１／１０。

３．３监测环境污染

如有毒的Ｎ０；可导致酸雨和温室效应，因此其在大气中

的含量必须被适时监测。现有监测技术成本高，不便移动作业，

所需温度高。与现有监测仪器不同的是，利用纳米技术研制的

碳纳米管可以用于监测ＮＯｘ，可在室温下工作，造价低廉，并且

体积小，只有３¨ｍ长。

３．４

提供有效储氢方式

物理和化学方法储氢，需昂贵的设备。而碳纳米材料可以

提供一种有效而清洁的储氢方式。这种材料如果用来制造燃料

电池汽车中的氢容器，可有效避免空气污染或排放温室气体。

尽管纳米技术的研究取得很大的进展，但仍有许多问题有

待进一步探索和解决，如纳米材料的微观结构特征还需深入细

致地研究与确证；纳米材料制备过程中的结构控制及其性能稳

定方面也有许多工作要做，这些都是纳米技术实现工业化应用

的基础。可以相信，纳米技术作为一门新兴科学，必将对环境保

护产生深远的影响，利用纳米技术解决污染问题将成为未来环

境保护发展的必然趋势。

参考文献

ｌ

曹学军等．神奇的纳米技术．国外科技动态，２０００，９（３）：３３～３６口

环境保护彩夥・，

　

　

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