納米材料在水體治理和土壤修復(fù)中的運(yùn)用探討

談敏，周利民

1.浙江凱盛環(huán)保工程有限公司；2.宣偉（上海）涂料有限公司

納米材料是一種新型材料，在實(shí)際的應(yīng)用中，具有十分重要的價(jià)值，同時(shí)在土壤修復(fù)的過程中，可以與土壤中的污染物發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的同時(shí)，就能將一定程度的污染物轉(zhuǎn)化為不具備污染能力的其他物質(zhì)。在實(shí)際的應(yīng)用中，納米材料具有有效降低污染物含量的作用，從而達(dá)到凈化水體、修復(fù)土壤的目的?；诖耍疚膶{米材料在水體治理和土壤修復(fù)中的運(yùn)用進(jìn)行了研究，有效提升了納米材料的合理運(yùn)用，以及納米材料的功能性和服務(wù)性，確保土壤的修復(fù)治理以及環(huán)境保護(hù)水平。

一、納米材料的相關(guān)分析

本文結(jié)合實(shí)際情況，對納米材料進(jìn)行研究。納米材料是一種基于納米技術(shù)進(jìn)行納米物質(zhì)結(jié)構(gòu)改造的新型材料，在實(shí)際的應(yīng)用中，可以用于社會生產(chǎn)、生活等諸多領(lǐng)域內(nèi)。在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中，納米材料是具有可利用意義的，能實(shí)現(xiàn)對污水殘留的大量污染物進(jìn)行快速有效的降解，對含有較高的毒性離子進(jìn)行高階至低階的轉(zhuǎn)化，從而有效降低高階離子的毒性，并且能夠達(dá)到高質(zhì)量、高效率的控制，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境污染問題的有效控制，以及達(dá)到水體修復(fù)和土壤修復(fù)的目的。

分析用于環(huán)境污染問題解決的納米材料特征可以發(fā)現(xiàn)，它具有一些效應(yīng)，而且，這些效應(yīng)的存在體現(xiàn)了納米材料應(yīng)有的理化性質(zhì)。所以可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，對納米材料進(jìn)行分類，一般可以分為三類。

（1）基于化學(xué)組成的分類，可分為是納米復(fù)合材料、納米陶瓷以及納米金屬等；

（2）基于應(yīng)用的分類，也就是說，這類材料可用于納米儲能、納米生物醫(yī)用，和納米電子材料制作等，從而滿足實(shí)際使用需求；

（3）基于材料的物理性能的分類，材料包括納米超導(dǎo)、納米非線性光學(xué)及納米半導(dǎo)體等材料。

這些納米材料在實(shí)際的應(yīng)用中，都有較高的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，在材料制備時(shí)，要按照規(guī)范進(jìn)行，控制材料的理化性質(zhì)，并保證制作的材料符合實(shí)際需求。物理法是一種較為常用的方法，這種方法是使用物理粉碎法和真空冷凝法實(shí)現(xiàn)對納米材料的制備。另外一種方法為化學(xué)法。這種方法中，常用的制備方法包括氣相沉淀法，兩種方法應(yīng)用時(shí)工作效率相對較高，制備的成本及難度也不高，在納米材料制備作業(yè)中，有著較為廣泛的應(yīng)用。但是，在實(shí)際的運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)，化學(xué)制備方法存在產(chǎn)出的材料顆粒有分布與純度不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的問題。所以科研人員在實(shí)際的工作中，在進(jìn)行納米材料制備時(shí)，需要做好化學(xué)方法的優(yōu)化與改進(jìn)，從而保證通過相關(guān)方法，能夠獲取具有較好應(yīng)用價(jià)值的材料。

二、納米材料在土壤修復(fù)中的應(yīng)用

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了獲取更好的土壤修復(fù)水平，需要結(jié)合實(shí)際情況，對納米材料進(jìn)行應(yīng)用?；诖耍疚囊远嗫准{米改性材料為研究內(nèi)容，結(jié)合這一材料在應(yīng)用中的實(shí)際情況，分析其如何在土壤修復(fù)中應(yīng)用。先首需要注意納米材料的應(yīng)用情況，且納米材料與土壤中的重金屬離子之間是不能共存的，一旦離子和多孔納米材料同時(shí)存在，它們就會發(fā)生反應(yīng)，一旦反應(yīng)發(fā)生了，就會將游離的離子變?yōu)榛衔?，從而改善污染狀況。另外，多孔納米材料還具有優(yōu)秀的分布特性，強(qiáng)固的穩(wěn)定性以及適宜的吸附能力等特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)對重金屬的吸附和降解，如此便可實(shí)現(xiàn)對土壤中重金屬含量的控制，能夠明顯降低土壤修復(fù)的成本，避免盲目修復(fù)，造成成本加倍的問題。同時(shí)，使用這一材料，還能讓二次污染問題得以解決，保證環(huán)境的修復(fù)水平。

環(huán)保部門在進(jìn)行土壤修復(fù)的過程中需嚴(yán)格按照土壤修復(fù)的路線展開相應(yīng)的工作，比如在進(jìn)行從多孔的納米改性材料修復(fù)土壤重金屬含量的問題時(shí)，為了獲取準(zhǔn)確的效果，需將cd、pb視為著手點(diǎn)，再實(shí)現(xiàn)對納米材料在土壤修復(fù)中的應(yīng)用的驗(yàn)證，從而為后期更好地推廣納米材料在實(shí)際的土壤修復(fù)中奠定基礎(chǔ)。

（一）土壤修復(fù)研究

土壤修復(fù)是環(huán)境保護(hù)中的重要舉措。通過土壤修復(fù)，可以使得那些被污染的土壤恢復(fù)正常的功能，降低污染對土壤的影響，確保土壤的功能性。

土壤作為大地的基礎(chǔ)，有污染能力的物質(zhì)要在大地的作用下進(jìn)行降解，如此一來，能夠避免出現(xiàn)污染的問題。但是土壤在降解的過程中，需要很長的一段時(shí)間，如果持續(xù)不斷地向土壤中投入污染物質(zhì)，就會導(dǎo)致污染物量超標(biāo)，土壤所承受的污染量量，就會超出環(huán)境的自凈能力，如此一來，就會導(dǎo)致污染的大范圍擴(kuò)展，如此影響的不僅僅是土壤，甚至還會為人類的生活帶來影響。

導(dǎo)致土壤污染的原因有很多，包括人為活動(dòng)、人類行為等。所以，為了應(yīng)對土壤污染的問題，需要結(jié)合實(shí)際情況，作出有效的土壤修復(fù)工作。而在土壤修復(fù)中，納米技術(shù)可以被合理利用，提升土壤的恢復(fù)能力，確保土壤的功能性與可靠性。

（二）試驗(yàn)材料

為了保證納米材料的有效運(yùn)用，并提升土壤修復(fù)的效果，應(yīng)該展開相應(yīng)的試驗(yàn)，確認(rèn)試驗(yàn)的基本情況，從而保證試驗(yàn)的質(zhì)量，最終保證土壤修復(fù)能夠順利進(jìn)行。明確材料的理化性質(zhì)和表征，相關(guān)部門要做好材料的選擇。首先，在實(shí)驗(yàn)中，適用于土壤修復(fù)的納米材料，選擇為多孔納米材料，它的吸附性很好，能實(shí)現(xiàn)對重金屬污染控制。同時(shí)，該項(xiàng)材料的合理運(yùn)用，還能實(shí)現(xiàn)材料的再生回收。該材料的利用也能實(shí)現(xiàn)對重金屬土壤的修復(fù)，并且能夠保證修復(fù)的效果。為了確保試驗(yàn)的效果，本文所選用的化學(xué)試劑材料如表1所示。

表1 化學(xué)試劑種類、級別表

在明確試驗(yàn)材料之后，需要結(jié)合實(shí)際情況，對試驗(yàn)方法進(jìn)行分析，從而保證試驗(yàn)的合理性，確保整體質(zhì)量，降低安全隱患和質(zhì)量隱患。同時(shí)，還應(yīng)結(jié)合試驗(yàn)的基本情況，確保試驗(yàn)的合理進(jìn)行，提升試驗(yàn)的質(zhì)量，確保納米材料能夠符合實(shí)際需求。

1.PH值測定

為了保證納米材料的應(yīng)用水平，就要對納米材料進(jìn)行研究，明確納米材料的基本情況，再結(jié)合試驗(yàn)需求，對納米材料的PH值進(jìn)行測定。而在PH值的測定中，需要提高注意力，如：有關(guān)部門在實(shí)際的測定中，要嚴(yán)遵循相應(yīng)的土壤農(nóng)化分析的標(biāo)準(zhǔn)，從而保證PH測定的結(jié)果可靠。

實(shí)際的測定過程中，要將本土化控制在2:1之間，同時(shí)，還要對磁力攪拌的時(shí)間進(jìn)行控制，要對時(shí)間進(jìn)行管理，使之處于60秒。當(dāng)攪拌結(jié)束后，需要將反應(yīng)液進(jìn)行靜置，靜置的時(shí)間大約為30分鐘，然后利用PH計(jì)，對其進(jìn)行測定。為了確保測定結(jié)果的真實(shí)性和可靠性，有關(guān)環(huán)境保護(hù)部門，應(yīng)反復(fù)進(jìn)行測定，一般需要反復(fù)測定3次以上，如此可以保證PH值的測定結(jié)果具有較好的精度，再結(jié)合之前測定的3次結(jié)果，計(jì)算平均值，實(shí)現(xiàn)對PH值數(shù)據(jù)的獲取，從而保證測定的準(zhǔn)確性與可靠性，滿足多孔納米改性材料的應(yīng)用需求。

2.土壤中的金屬含量測定

為了保證納米金屬材料的有效應(yīng)用，需要注意土壤環(huán)境中的重金屬含量情況。在確認(rèn)金屬含量后，需要結(jié)合實(shí)際數(shù)值，做好相應(yīng)的管控，從而保證土壤能夠符合納米材料的應(yīng)用需求。

在實(shí)際土壤金屬含量測定中，要按與預(yù)先設(shè)置好的規(guī)范和制度進(jìn)行，最先。稱取質(zhì)量為0.2g的納米材料，并將選好的材料置于四氟乙烯做坩堝中，之后滴入HCL溶液；這幾步基礎(chǔ)的步驟完成之后，則要對溶液進(jìn)行處理，一般為低溫消解；最后，結(jié)合實(shí)際需求，對經(jīng)過稀釋后的硝酸進(jìn)行添加，從而能夠得到，并對試劑瓶內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)行研究，確認(rèn)反應(yīng)現(xiàn)象和反應(yīng)結(jié)果可靠，最終保證金屬含量測定的準(zhǔn)確與可靠，從而降低隱患。

3.CEC測定

實(shí)際的CEC測定，是一種具有測定結(jié)果準(zhǔn)確性和真實(shí)性的測定方法。實(shí)際測定過程中使用乙酸鈉交換法展開測定，如此一來，能夠保證測定工作的順利進(jìn)行。首先，將預(yù)先選好的材料加入離心管中，之后，再向離心管中加入1mol/連鎖故障乙酸鈉溶液。

完成之后，用手振蕩離心管，確保管內(nèi)的物質(zhì)能夠充分混合，并且發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)；最后，去除上層清液；便能獲取到CEC的數(shù)值情況。通過這部分測定，能夠清楚土壤中重金屬的含量情況，從而為修復(fù)時(shí)材料的使用量提供參考，確保材料使用量的合理利用，避免資源浪費(fèi)。同時(shí)，該項(xiàng)測定還可以為重金屬問題的處理提供參考和依據(jù)，進(jìn)而確保納米材料用在合理之處，滿足實(shí)際工程的基本需求。

4.元素分析

以榮盛分析儀為對象，使用該儀器對土壤進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對材料內(nèi)的C、H、O、N等元素的含量進(jìn)行測定，并保證測定的準(zhǔn)確性和可靠性。在實(shí)際的測定中，要對每個(gè)樣品進(jìn)行重復(fù)測試，一般要測試3次，之后，根據(jù)測定3次的結(jié)果選取平均值，將均值視為測定的結(jié)果。如此一來，就能接力地對納米材料的相應(yīng)原子比進(jìn)行獲取，從而保證分析的質(zhì)量。

（三）結(jié)果分析

1.納米材料PH、CEC和重金屬值

根據(jù)實(shí)際情況，對結(jié)果進(jìn)行研究，從而能夠?qū)Φ玫骄唧w的多孔納米改性材料的相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行分析，得到具體的分析結(jié)果，本文對具體的分析結(jié)果進(jìn)行研究，結(jié)果見表2。

表2 結(jié)果展示

結(jié)合上述結(jié)果，能夠得到相應(yīng)的基本情況，從而得出多孔納米改性材料的PH值為8.16。根據(jù)PH值，可以斷定材料為酸性材料，另外還攜帶了堿性基團(tuán)，在實(shí)際的使用中，它能改善酸性土壤的強(qiáng)金屬活性方面的問題，且具有較好的應(yīng)用價(jià)值。除此之外，該材料的CEC含量相對較高，說明該材料對土壤中的陽離子具有較強(qiáng)的吸附能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對陽離子的處理，而且，還含有SOM，它是一種有機(jī)質(zhì)，同樣是一種重要的材料。

在實(shí)際的土壤修復(fù)中，為了對土壤中的重金屬進(jìn)行控制，降低重金屬對土壤的影響，可以對多孔納米改性材料進(jìn)行利用，如此一來就可以對土壤中的重金屬進(jìn)行處理，從而降低重金屬對土壤的影響。通過多孔納米改性材料的應(yīng)用能夠得到Cd、As、Pb含量相對較低，說明多孔納米改性材料的合理使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤二次污染問題的控制，雖然Cr、Cu和Zn、Ni的含量還是相對較高，但這個(gè)數(shù)值還是處于安全范圍之內(nèi)，這樣就不會給土壤的功能性帶來影響。

2.多孔納米改性材料的極性分析

采用元素測定，確認(rèn)土壤中材料的C、H、O、N等元素情況，從而得到如下表3所示的內(nèi)容。從表中的數(shù)據(jù)能夠發(fā)現(xiàn)，多孔納米改性材料具有較高的芳香性和極性，表中“（O+N）/C”“O/C”和“H/C”等均代表多孔納米改性材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。其中，“（O+N）/C”和“O/C”是用于描述多孔納米改性材料的極性大小，數(shù)值越大，說明極性也就越強(qiáng)；而“H/C”則是用于描述多納米材料的吸附劑芳香性的大小，同時(shí)，能夠得出芳香性和數(shù)值之間的關(guān)系為反比，也就是說，當(dāng)數(shù)值越大時(shí)，說明該材料的芳香性越小。導(dǎo)致材料含量較高的原因是因?yàn)椴牧蟽?nèi)部含有有氧的官能團(tuán)，由此可見，多孔納米改性材料在處理土壤重金屬離子、極性污染物和非極性污染物時(shí)都有較好的應(yīng)用價(jià)值。下表3所示為多孔納米改性材料的元素的含量和原子比。

表3 元素含量和原子比

3.紅外光譜分析

使用紅外光譜檢測，能獲得多孔納米改性材料的-OH-C=O等不同離子的結(jié)果，通過結(jié)果的比對分析，可以發(fā)現(xiàn)，納米材料具有一定的酸性官能團(tuán)，所以在實(shí)際的使用中，多孔納米改性材料能夠應(yīng)對重金屬離子，實(shí)現(xiàn)對重金屬離子的吸附，如此一來，就能避免安全問題，確保土壤修復(fù)的效果。

三、結(jié)束語

本文結(jié)合實(shí)際情況，對納米材料在土壤修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，先結(jié)合實(shí)際情況，對納米材料進(jìn)行了簡要的分析，再結(jié)合實(shí)際，對納米材料在土壤修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，對納米材料在土壤修復(fù)中的相應(yīng)前提進(jìn)行研究，旨在提高納米材料的應(yīng)用水平，積極推動(dòng)土壤修復(fù)的效果，滿足實(shí)際的環(huán)境保護(hù)需求。