土壤修复污水治理工程中纳米材料的应用.docx

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土壤修复污水治理工程中纳米材料的应用
1、对于纳米材料的概述分析
1.1纳米材料的表面效应
纳米材料主要指的是在三维空间内，其至少在一个维度上处于纳米尺度范围（1至100纳米）或由这些微小的纳米尺度单元所构成的材料。当颗粒的尺寸达到纳米级时，量子效应开始对物质的性能和结构产生显著影响，引发多种效果。纳米材料在我国的土壤修复和污水治理工程中，与常规修复材料有显著差异，这主要源于纳米材料所展现的独特效应，其中最显著的是表面效应。纳米材料的表面效应主要表示，当颗粒的直径减小时，其表面的原子数量会增加，同时，纳米材料表面的原子数与总原子数的比例也将急剧上升。已有大量研究证明了这一现象，当纳米颗粒的直径较大时，其内部所包含的原子数量多，占比区域也较大；当纳米颗粒的直径变小时，其表面的原子总数将减少，占比也将减少。因此，从这一角度可以看出，纳米颗粒具有很高的化学表面活性。
1.2纳米材料的小尺寸效应
在特定条件之下，纳米材料在吸收土壤的过程中，随着纳米颗粒半径的逐步调整，其性质很有可能产生显著变化。对于纳米材料而言，其颗粒半径尺寸的缩小，将显著提升其表面积。在这一过程中，其性质将经历巨大变革，可能导致多种奇特的光学、热学、超导电性以及化学属性等一系列新颖的性能展现。在吸收土壤的过程中，纳米材料可能会发生功能上的转变，并在土壤修复领域呈现出不同的性能表现。
1.3纳米材料宏观量子隧道效应
根据量子力学理论，纳米材料的宏观量子隧道效应，其隧道效应仅仅局限于微观世界，而在宏观世界并不可能产生，这是因为纳米材料本身的颗粒非常微小。同时，纳米材料也有另一称谓：超微颗粒，其直径之微小便可见一斑。当纳米粒子的总能量低于室内高度时，这些纳米粒子也有可能穿越这一高度，从而产生了纳米材料的宏观量子隧道效应。然而，这一效应主要在我国的光电子或机电领域得到应用，在土壤修复领域中应用较少，大多数情况下，该效应被应用于电子元件的高新技术设备中。
2、纳米材料在土壤修复污水治理工程当中的应用分析
2.1纳米材料在重金属污染土壤修复中的应用
纳米材料相比于传统土壤修复粒子而言具有非常出色的吸附和固定重金属离子的能力，所以其也被广泛地应用于重金属污染土壤的修复工作当中。纳米材料对于重金属污染土壤修复的功能机制，主要在于它可以有效的吸附并固定重金属离子，降低土壤内部金属的硬度和迁移率，防止重金属离子向地下渗透污染地下环境。近年来通过大量的研究表明，尤其是无机类的纳米材料，通常都有比较高的阳离子交换能力，其对于降低重金属离子的污染效应具有非常大的效果，可以固定重金属离子。
2.2纳米材料在土壤有机物污染修复当中的应用分析
土壤有机物污染也是一个比较严重的问题，这种污染的治理难度相比于重金属离子还有一定的难度，而且有机物污染还容易二次污染，且污染速度比较快。所以其在有机物污染处理过程中，需要利用纳米材料对其进行良好的吸附解决污染问题，发挥出绿色环保，安全高效的优点，降低土壤有机物的污染风险。目前在土壤有机物污染工作当中，其吸附的主要原料是碳基纳米材料，比较常见的纳米材料即为石墨烯，碳纳米管或者是富勒烯等，具有高孔隙率、巨大表面积疏水性的特点。所以他们对于许多有机污染物都有较强的吸附亲和力，同时还可以显著降低这些有机物在土壤中的迁移能力。
2.3纳米材料在污水工程处理当中的应用分析
我国传统污染水体的修复技术大多数即为截污技术或者是底泥覆盖技术以及人工爆气富氧技术等。这些技术虽然能起到一定的效果，但是都属于辅助治理手段，不能彻底改善污水的水质问题，清理不彻底。近年来虽然污水清理的生物修复技术在一定程度上能够弥补以上技术的不足，但是由于生物活性受到污水温度和酸碱度的影响，使得这一方法在处理水体的过程中也存在着一定的局限性，不能完完全全的把污水进行良好的修复。而将纳米材料应用到污水工程处理当中，可以良好的解决以上所出现的问题，而且其污染的风险小，维护成本低。不仅克服了传统修复技术的不足，而且以其超强的吸附能力催化能力，也能有效的对于污水当中的污染物进行吸收降解。
3、结束语
中国的环境发展显示，土壤污染已经成为全球性的问题。因此，中国在其环境成长过程中，必须对土壤污染问题给予特别关注。20世纪70年代，中国已经开始研究土壤污染修复技术。传统的土壤修复方法是通过物理化学或者生物手段，从场地土壤中转移、吸收和降解污染物，使其含量逐渐降低，防止其对环境产生不良影响。这些方法虽然能够有效降低土壤中的污染物含量，但也可能产生一些副作用。将纳米材料应用于土壤污染的恢复工作中，可以弥补传统修复材料的不足，并实现对重金属和有机污染物的吸附降解。因此，我们在处理土地污染问题时，应当关注纳米材料的应用，以减轻土壤污染物对人类健康和环境的潜在威胁，并进一