纳米材料在水体治理和土壤修复中的运用探讨

2021-11-25谈敏周利民

区域治理 2021年46期

谈敏，周利民

1.浙江凯盛环保工程有限公司；2.宣伟（上海）涂料有限公司

纳米材料是一种新型材料，在实际的应用中，具有十分重要的价值，同时在土壤修复的过程中，可以与土壤中的污染物发生反应，反应的同时，就能将一定程度的污染物转化为不具备污染能力的其他物质。在实际的应用中，纳米材料具有有效降低污染物含量的作用，从而达到净化水体、修复土壤的目的。基于此，本文对纳米材料在水体治理和土壤修复中的运用进行了研究，有效提升了纳米材料的合理运用，以及纳米材料的功能性和服务性，确保土壤的修复治理以及环境保护水平。

一、纳米材料的相关分析

本文结合实际情况，对纳米材料进行研究。纳米材料是一种基于纳米技术进行纳米物质结构改造的新型材料，在实际的应用中，可以用于社会生产、生活等诸多领域内。在环境保护领域中，纳米材料是具有可利用意义的，能实现对污水残留的大量污染物进行快速有效的降解，对含有较高的毒性离子进行高阶至低阶的转化，从而有效降低高阶离子的毒性，并且能够达到高质量、高效率的控制，实现对环境污染问题的有效控制，以及达到水体修复和土壤修复的目的。

分析用于环境污染问题解决的纳米材料特征可以发现，它具有一些效应，而且，这些效应的存在体现了纳米材料应有的理化性质。所以可以根据不同的标准，对纳米材料进行分类，一般可以分为三类。

（1）基于化学组成的分类，可分为是纳米复合材料、纳米陶瓷以及纳米金属等；

（2）基于应用的分类，也就是说，这类材料可用于纳米储能、纳米生物医用，和纳米电子材料制作等，从而满足实际使用需求；

（3）基于材料的物理性能的分类，材料包括纳米超导、纳米非线性光学及纳米半导体等材料。

这些纳米材料在实际的应用中，都有较高的应用价值。同时，在材料制备时，要按照规范进行，控制材料的理化性质，并保证制作的材料符合实际需求。物理法是一种较为常用的方法，这种方法是使用物理粉碎法和真空冷凝法实现对纳米材料的制备。另外一种方法为化学法。这种方法中，常用的制备方法包括气相沉淀法，两种方法应用时工作效率相对较高，制备的成本及难度也不高，在纳米材料制备作业中，有着较为广泛的应用。但是，在实际的运用中发现，化学制备方法存在产出的材料颗粒有分布与纯度不符合相关标准的问题。所以科研人员在实际的工作中，在进行纳米材料制备时，需要做好化学方法的优化与改进，从而保证通过相关方法，能够获取具有较好应用价值的材料。

二、纳米材料在土壤修复中的应用

实际应用时，为了获取更好的土壤修复水平，需要结合实际情况，对纳米材料进行应用。基于此，本文以多孔纳米改性材料为研究内容，结合这一材料在应用中的实际情况，分析其如何在土壤修复中应用。先首需要注意纳米材料的应用情况，且纳米材料与土壤中的重金属离子之间是不能共存的，一旦离子和多孔纳米材料同时存在，它们就会发生反应，一旦反应发生了，就会将游离的离子变为化合物，从而改善污染状况。另外，多孔纳米材料还具有优秀的分布特性，强固的稳定性以及适宜的吸附能力等特点，能实现对重金属的吸附和降解，如此便可实现对土壤中重金属含量的控制，能够明显降低土壤修复的成本，避免盲目修复，造成成本加倍的问题。同时，使用这一材料，还能让二次污染问题得以解决，保证环境的修复水平。

环保部门在进行土壤修复的过程中需严格按照土壤修复的路线展开相应的工作，比如在进行从多孔的纳米改性材料修复土壤重金属含量的问题时，为了获取准确的效果，需将cd、pb视为着手点，再实现对纳米材料在土壤修复中的应用的验证，从而为后期更好地推广纳米材料在实际的土壤修复中奠定基础。

（一）土壤修复研究

土壤修复是环境保护中的重要举措。通过土壤修复，可以使得那些被污染的土壤恢复正常的功能，降低污染对土壤的影响，确保土壤的功能性。

土壤作为大地的基础，有污染能力的物质要在大地的作用下进行降解，如此一来，能够避免出现污染的问题。但是土壤在降解的过程中，需要很长的一段时间，如果持续不断地向土壤中投入污染物质，就会导致污染物量超标，土壤所承受的污染量量，就会超出环境的自净能力，如此一来，就会导致污染的大范围扩展，如此影响的不仅仅是土壤，甚至还会为人类的生活带来影响。

导致土壤污染的原因有很多，包括人为活动、人类行为等。所以，为了应对土壤污染的问题，需要结合实际情况，作出有效的土壤修复工作。而在土壤修复中，纳米技术可以被合理利用，提升土壤的恢复能力，确保土壤的功能性与可靠性。

（二）试验材料

为了保证纳米材料的有效运用，并提升土壤修复的效果，应该展开相应的试验，确认试验的基本情况，从而保证试验的质量，最终保证土壤修复能够顺利进行。明确材料的理化性质和表征，相关部门要做好材料的选择。首先，在实验中，适用于土壤修复的纳米材料，选择为多孔纳米材料，它的吸附性很好，能实现对重金属污染控制。同时，该项材料的合理运用，还能实现材料的再生回收。该材料的利用也能实现对重金属土壤的修复，并且能够保证修复的效果。为了确保试验的效果，本文所选用的化学试剂材料如表1所示。

表1 化学试剂种类、级别表

在明确试验材料之后，需要结合实际情况，对试验方法进行分析，从而保证试验的合理性，确保整体质量，降低安全隐患和质量隐患。同时，还应结合试验的基本情况，确保试验的合理进行，提升试验的质量，确保纳米材料能够符合实际需求。

1.PH值测定

为了保证纳米材料的应用水平，就要对纳米材料进行研究，明确纳米材料的基本情况，再结合试验需求，对纳米材料的PH值进行测定。而在PH值的测定中，需要提高注意力，如：有关部门在实际的测定中，要严遵循相应的土壤农化分析的标准，从而保证PH测定的结果可靠。

实际的测定过程中，要将本土化控制在2:1之间，同时，还要对磁力搅拌的时间进行控制，要对时间进行管理，使之处于60秒。当搅拌结束后，需要将反应液进行静置，静置的时间大约为30分钟，然后利用PH计，对其进行测定。为了确保测定结果的真实性和可靠性，有关环境保护部门，应反复进行测定，一般需要反复测定3次以上，如此可以保证PH值的测定结果具有较好的精度，再结合之前测定的3次结果，计算平均值，实现对PH值数据的获取，从而保证测定的准确性与可靠性，满足多孔纳米改性材料的应用需求。

2.土壤中的金属含量测定

为了保证纳米金属材料的有效应用，需要注意土壤环境中的重金属含量情况。在确认金属含量后，需要结合实际数值，做好相应的管控，从而保证土壤能够符合纳米材料的应用需求。

在实际土壤金属含量测定中，要按与预先设置好的规范和制度进行，最先。称取质量为0.2g的纳米材料，并将选好的材料置于四氟乙烯做坩埚中，之后滴入HCL溶液；这几步基础的步骤完成之后，则要对溶液进行处理，一般为低温消解；最后，结合实际需求，对经过稀释后的硝酸进行添加，从而能够得到，并对试剂瓶内的反应进行研究，确认反应现象和反应结果可靠，最终保证金属含量测定的准确与可靠，从而降低隐患。

3.CEC测定

实际的CEC测定，是一种具有测定结果准确性和真实性的测定方法。实际测定过程中使用乙酸钠交换法展开测定，如此一来，能够保证测定工作的顺利进行。首先，将预先选好的材料加入离心管中，之后，再向离心管中加入1mol/连锁故障乙酸钠溶液。

完成之后，用手振荡离心管，确保管内的物质能够充分混合，并且发生相应的反应；最后，去除上层清液；便能获取到CEC的数值情况。通过这部分测定，能够清楚土壤中重金属的含量情况，从而为修复时材料的使用量提供参考，确保材料使用量的合理利用，避免资源浪费。同时，该项测定还可以为重金属问题的处理提供参考和依据，进而确保纳米材料用在合理之处，满足实际工程的基本需求。

4.元素分析

以荣盛分析仪为对象，使用该仪器对土壤进行分析，从而实现对材料内的C、H、O、N等元素的含量进行测定，并保证测定的准确性和可靠性。在实际的测定中，要对每个样品进行重复测试，一般要测试3次，之后，根据测定3次的结果选取平均值，将均值视为测定的结果。如此一来，就能接力地对纳米材料的相应原子比进行获取，从而保证分析的质量。

（三）结果分析

1.纳米材料PH、CEC和重金属值

根据实际情况，对结果进行研究，从而能够对得到具体的多孔纳米改性材料的相应内容进行分析，得到具体的分析结果，本文对具体的分析结果进行研究，结果见表2。

表2 结果展示

结合上述结果，能够得到相应的基本情况，从而得出多孔纳米改性材料的PH值为8.16。根据PH值，可以断定材料为酸性材料，另外还携带了碱性基团，在实际的使用中，它能改善酸性土壤的强金属活性方面的问题，且具有较好的应用价值。除此之外，该材料的CEC含量相对较高，说明该材料对土壤中的阳离子具有较强的吸附能力，能够实现对阳离子的处理，而且，还含有SOM，它是一种有机质，同样是一种重要的材料。

在实际的土壤修复中，为了对土壤中的重金属进行控制，降低重金属对土壤的影响，可以对多孔纳米改性材料进行利用，如此一来就可以对土壤中的重金属进行处理，从而降低重金属对土壤的影响。通过多孔纳米改性材料的应用能够得到Cd、As、Pb含量相对较低，说明多孔纳米改性材料的合理使用，能够实现对土壤二次污染问题的控制，虽然Cr、Cu和Zn、Ni的含量还是相对较高，但这个数值还是处于安全范围之内，这样就不会给土壤的功能性带来影响。

2.多孔纳米改性材料的极性分析

采用元素测定，确认土壤中材料的C、H、O、N等元素情况，从而得到如下表3所示的内容。从表中的数据能够发现，多孔纳米改性材料具有较高的芳香性和极性，表中“（O+N）/C”“O/C”和“H/C”等均代表多孔纳米改性材料的物理性质和化学性质。其中，“（O+N）/C”和“O/C”是用于描述多孔纳米改性材料的极性大小，数值越大，说明极性也就越强；而“H/C”则是用于描述多纳米材料的吸附剂芳香性的大小，同时，能够得出芳香性和数值之间的关系为反比，也就是说，当数值越大时，说明该材料的芳香性越小。导致材料含量较高的原因是因为材料内部含有有氧的官能团，由此可见，多孔纳米改性材料在处理土壤重金属离子、极性污染物和非极性污染物时都有较好的应用价值。下表3所示为多孔纳米改性材料的元素的含量和原子比。