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环境功能材料研究进展与应用

2019/12/12 阅读:

【摘要】伴随社会的发展与进步,环境问题日益突出,已经对人类的生存造成了威胁,环境材料的应用引起了大家的重视,但其容易造成二次污染,破坏生态环境正常运行机制,加速生态环境恶化,因此,找到合适的环境功能材料替代传统的环境材料迫在眉睫。笔者通过查阅资料,对环境功能材料的研究进展及应用进行简述,希望能对生态环境的可持续发展提供参考,为环境功能材料的研究与探索提供参考。

【关键词】环境问题;环境功能材料;可持续发展;应用研究

1复合材料

复合环境材料指的是通过一定的工艺将两种及两种以上材料进行制备,获得较好的性能,能够对生态环境的治理、修复有一定的促进作用,在关于环境的复合材料上,研究较多的主要有聚合物基废弃物、硅酸盐基废弃物、金属基废弃物。例如,梁效铭等采用硅藻、氨基丙基三甲氧基硅烷、环氧氯丙烷等制备了砷离子印迹复合材料,结果表明该材料对砷离子的吸附效果明星,去除率为98%,相对选择性系数大于1.5。黄震等人用煤基复合材料对土壤中的重金属进行改性,发现其能减低作物对土壤中重金属的吸收,具有作为重金属土壤修复剂的可能性。彭龙贵用硅酸盐水泥和PMI有机泡沫为原料制备了复合材料,结果表明,通过处理后的复合材料具有较好的吸声效果。复合物环境材料虽然对环境问题有一定的改善作用,但其容易造成二次污,因此,还有很多技术性的问题需要突破。

2催化材料

催化材料在环境方面的应用,主要是加速其对环境污染物的降解。游盛楠等通过对氧化铋和溴氧酸铋进行处理,形成异质结,大大提高了其光催化性能,能够有效降解有机污染物。张波等采用氧化物、硫化物、功能聚合物等构筑异质结构功能材料的复合材料,对其表面及界面进行了特性研究,发现其能性能互补,并有较强的增强效果。Ranjbari等使用粘贴法把ZnO纳米颗粒固定在结晶聚丙烯板材上,结果表明这这种方法制作的氧化锌纳米材料在紫外光下大大降解堆肥渗滤液。Malakootian等将ZnO纳米粒子用热分解法固定在石材表面,结合高级氧化工艺研究其对抗生素4-硝基苯胺的降解效果。结果表明,这种ZnO纳米粒子从水溶液中去除有毒污染物的效率较高。催化材料的研究对环境治理来说是一个新的突破口,是比较有研究价值的。

3生物质环境材料

生物质环境材料主要是对生物质材料进行改性处理,常用生物质材料有木材、秸秆、粪便、坚果壳等,主要是将生物质在缺氧或无氧环境下,高温热裂解而得,表面产生羟基、羰基等官能团,增大其比表面积,提高其对环境污染物的吸附能力,研究比较多的是秸秆生物质材料。何姣等在一定温度下对秸秆材料进行热催化处理,结果表明,通过处理后的生物质材料有了较高的比表面积,对亚甲基蓝、碘的吸附能力增强。朱剑飞等通过对紫花苜蓿、黑麦草、狼尾草的适应能力和富集特征研究,结果表明,黑麦草对铅单一污染土壤的植物修复具有较强的作用,紫花苜蓿在重金属Cu单一或Cu-Pb复合污染土壤的植物修复中对重金属铜和铅都具有较强的耐性。Lyu等用小麦秆作为原材料采用一定的工艺制备了生物炭-羧甲基纤维素-纳米硫化铁复合物,研究结果表明,该复合物对六价铬Cr有较强的固定作用。降低了Cr对小麦与蚯蚓的生物有效性,使土壤有机质含量和微生物活性得到了提高。Wang等采用一定的工艺利用无水碳酸钠、秸秆灰基生物炭、生物硅等组成纳米复合材料,结果表明,该复合材料对粪便中As和Cu的释放与吸附有较好的作用。生物质环境材料在国内外的研究都比较多,但是依然没有成熟地运用到环境治理中,还有很多关键的问题需要突破,例如在治理环境问题时带来的新的污染等。

4新型能源环境材料

新型能源环境材料指的是通过几种材料的复合,或者通过对传统的环境材料进行改性,对环境问题的修复与治理有较好的效果,如新型陶瓷材料由于具有使用方便、体积小、重量轻和功耗低等优点,作为一种新型的污染控制手段[1],在航空领域的污染方面的研究及应用较多,纳米材料由于分子结构性、吸附能力强等在环境污染治理中的有较多的应用。Yan等用Pd对零价铁进行掺杂,研究表明附有纳米零价铁的活性炭的表面活性得到了很大的提高,吸附能力大大增强,与此同时,通过添加稳定剂提高了零价铁的化学稳定性。Ge等用几种物质的聚合物对四氧化三铁纳米颗粒进行改性,研究结果表明,不仅改善了纳米颗粒的分散性,吸附能力也比没有改性之前的至少提高一倍。Mallakpour等将特定的功能团与铝连接在一起,改善了铝氧化物的表面活性,增强了其对重金属污染物的吸附能力。Modwi等用一定工艺制备的铜掺杂氧化锌、改善氧化锌的表面活性,结果表明对重金属Pb有较强的吸附作用。新型能源材料不管在环境方面还是其他各个领域,都得到了大家的亲睐,若能找到更多的廉价的新型能源环境材料,那么环境问题就能得到更好的改善。

5结语

环境功能材料替代传统的环境材料势在必行,对其的研究还有很多技术方面的问题需要突破,找到一种或几种成本较低,性能较好且能集普通环境材料优点于一身的环境功能材料有着重要的意义。这就需要研究人员从以下几个方面努力,一是加强新型环境功能材料的基础研究与应用研究,使其能有效地利用到环境治理与修复、人类经济可持续发展中,促进在生态环境优良的情况下,经济高效健康发展。二是通过对环境功能材料的研究,形成可行的国家统一的标准,运用到环境问题的各个方面。三是环境功能材料与普通环境材料有效结合的有效机制研究,使其能够广泛运用到生态环境的各个领域,有效改善目前存在的生态环境问题,促进人与自然和谐共生。

【参考文献】

[1]院小雪,易忠,李娜,杨东升.分子吸附器在航天器污染控制中的应用研究[J].航天器环境工程,2012.12(29):625-628.

作者:罗飞 何庆文 李干蓉 强小燕 匡飞 田丹 单位:铜仁职业技术学院

环境功能材料研究进展与应用

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