納米材料在水體治理和土壤修復中的運用探討

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，在實際的應用中，具有十分重要的價值，同時在土壤修復的過程中，可以與土壤中的污染物發(fā)生反應，反應的同時，就能將一定程度的污染物轉化為不具備污染能力的其他物質。在實際的應用中，納米材料具有有效降低污染物含量的作用，從而達到凈化水體、修復土壤的目的。基于此，本文對納米材料在水體治理和土壤修復中的運用進行了研究，有效提升了納米材料的合理運用，以及納米材料的功能性和服務性，確保土壤的修復治理以及環(huán)境保護水平。

一、納米材料的相關分析

本文結合實際情況，對納米材料進行研究。納米材料是一種基于納米技術進行納米物質結構改造的新型材料，在實際的應用中，可以用于社會生產(chǎn)、生活等諸多領域內(nèi)。在環(huán)境保護領域中，納米材料是具有可利用意義的，能實現(xiàn)對污水殘留的大量污染物進行快速有效的降解，對含有較高的毒性離子進行高階至低階的轉化，從而有效降低高階離子的毒性，并且能夠達到高質量、高效率的控制，實現(xiàn)對環(huán)境污染問題的有效控制，以及達到水體修復和土壤修復的目的。

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，而且，這些效應的存在體現(xiàn)了納米材料應有的理化性質。所以可以根據(jù)不同的標準，對納米材料進行分類，一般可以分為三類。

（1）基于化學組成的分類，可分為是納米復合材料、納米陶瓷以及納米金屬等；

（2）基于應用的分類，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、納米非線性光學及納米半導體等材料。

這些納米材料在實際的應用中，都有較高的應用價值。同時，在材料制備時，要按照規(guī)范進行，控制材料的理化性質，并保證制作的材料符合實際需求。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現(xiàn)對納米材料的制備。另外一種方法為化學法。這種方法中，常用的制備方法包括氣相沉淀法，兩種方法應用時工作效率相對較高，制備的成本及難度也不高，在納米材料制備作業(yè)中，有著較為廣泛的應用。但是，在實際的運用中發(fā)現(xiàn)，化學制備方法存在產(chǎn)出的材料顆粒有分布與純度不符合相關標準的問題。所以科研人員在實際的工作中，在進行納米材料制備時，需要做好化學方法的優(yōu)化與改進，從而保證通過相關方法，能夠獲取具有較好應用價值的材料。

二、納米材料在土壤修復中的應用

實際應用時，為了獲取更好的土壤修復水平，需要結合實際情況，對納米材料進行應用。基于此，本文以多孔納米改性材料為研究內(nèi)容，結合這一材料在應用中的實際情況，分析其如何在土壤修復中應用。先首需要注意納米材料的應用情況，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存在，它們就會發(fā)生反應，一旦反應發(fā)生了，就會將游離的離子變?yōu)榛衔铮瑥亩纳莆廴緺顩r。另外，多孔納米材料還具有優(yōu)秀的分布特性，強固的穩(wěn)定性以及適宜的吸附能力等特點，能實現(xiàn)對重金屬的吸附和降解，如此便可實現(xiàn)對土壤中重金屬含量的控制，能夠明顯降低土壤修復的成本，避免盲目修復，造成成本加倍的問題。同時，使用這一材料，還能讓二次污染問題得以解決，保證環(huán)境的修復水平。

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

（一）土壤修復研究

土壤修復是環(huán)境保護中的重要舉措。通過土壤修復，可以使得那些被污染的土壤恢復正常的功能，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，有污染能力的物質要在大地的作用下進行降解，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，需要很長的一段時間，如果持續(xù)不斷地向土壤中投入污染物質，就會導致污染物量超標，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，就會導致污染的大范圍擴展，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。

導致土壤污染的原因有很多，包括人為活動、人類行為等。所以，為了應對土壤污染的問題，需要結合實際情況，作出有效的土壤修復工作。而在土壤修復中，納米技術可以被合理利用，提升土壤的恢復能力，確保土壤的功能性與可靠性。

（二）試驗材料

為了保證納米材料的有效運用，并提升土壤修復的效果，應該展開相應的試驗，確認試驗的基本情況，從而保證試驗的質量，最終保證土壤修復能夠順利進行。明確材料的理化性質和表征，相關部門要做好材料的選擇。首先，在實驗中，適用于土壤修復的納米材料，選擇為多孔納米材料，它的吸附性很好，能實現(xiàn)對重金屬污染控制。同時，該項材料的合理運用，還能實現(xiàn)材料的再生回收。該材料的利用也能實現(xiàn)對重金屬土壤的修復，并且能夠保證修復的效果。為了確保試驗的效果，本文所選用的化學試劑材料如表1所示。

表1 化學試劑種類、級別表

在明確試驗材料之后，需要結合實際情況，對試驗方法進行分析，從而保證試驗的合理性，確保整體質量，降低安全隱患和質量隱患。同時，還應結合試驗的基本情況，確保試驗的合理進行，提升試驗的質量，確保納米材料能夠符合實際需求。

1.PH值測定

為了保證納米材料的應用水平，就要對納米材料進行研究，明確納米材料的基本情況，再結合試驗需求，對納米材料的PH值進行測定。而在PH值的測定中，需要提高注意力，如：有關部門在實際的測定中，要嚴遵循相應的土壤農(nóng)化分析的標準，從而保證PH測定的結果可靠。

實際的測定過程中，要將本土化控制在2:1之間，同時，還要對磁力攪拌的時間進行控制，要對時間進行管理，使之處于60秒。當攪拌結束后，需要將反應液進行靜置，靜置的時間大約為30分鐘，然后利用PH計，對其進行測定。為了確保測定結果的真實性和可靠性，有關環(huán)境保護部門，應反復進行測定，一般需要反復測定3次以上，如此可以保證PH值的測定結果具有較好的精度，再結合之前測定的3次結果，計算平均值，實現(xiàn)對PH值數(shù)據(jù)的獲取，從而保證測定的準確性與可靠性，滿足多孔納米改性材料的應用需求。

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用，需要注意土壤環(huán)境中的重金屬含量情況。在確認金屬含量后，需要結合實際數(shù)值，做好相應的管控，從而保證土壤能夠符合納米材料的應用需求。

在實際土壤金屬含量測定中，要按與預先設置好的規(guī)范和制度進行，最先。稱取質量為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；這幾步基礎的步驟完成之后，則要對溶液進行處理，一般為低溫消解；最后，結合實際需求，對經(jīng)過稀釋后的硝酸進行添加，從而能夠得到，并對試劑瓶內(nèi)的反應進行研究，確認反應現(xiàn)象和反應結果可靠，最終保證金屬含量測定的準確與可靠，從而降低隱患。

3.CEC測定

實際的CEC測定，是一種具有測定結果準確性和真實性的測定方法。實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行。首先，將預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)的物質能夠充分混合，并且發(fā)生相應的反應；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，從而為修復時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。同時，該項測定還可以為重金屬問題的處理提供參考和依據(jù)，進而確保納米材料用在合理之處，滿足實際工程的基本需求。

4.元素分析

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

（三）結果分析

1.納米材料PH、CEC和重金屬值

根據(jù)實際情況，對結果進行研究，從而能夠對得到具體的多孔納米改性材料的相應內(nèi)容進行分析，得到具體的分析結果，本文對具體的分析結果進行研究，結果見表2。

表2 結果展示

結合上述結果，能夠得到相應的基本情況，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，在實際的使用中，它能改善酸性土壤的強金屬活性方面的問題，且具有較好的應用價值。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的吸附能力，能夠實現(xiàn)對陽離子的處理，而且，還含有SOM，它是一種有機質，同樣是一種重要的材料。

在實際的土壤修復中，為了對土壤中的重金屬進行控制，降低重金屬對土壤的影響，可以對多孔納米改性材料進行利用，如此一來就可以對土壤中的重金屬進行處理，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，能夠實現(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和化學性質。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；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，能夠得出芳香性和數(shù)值之間的關系為反比，也就是說，當數(shù)值越大時，說明該材料的芳香性越小。導致材料含量較高的原因是因為材料內(nèi)部含有有氧的官能團，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都有較好的應用價值。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等不同離子的結果，通過結果的比對分析，可以發(fā)現(xiàn)，納米材料具有一定的酸性官能團，所以在實際的使用中，多孔納米改性材料能夠應對重金屬離子，實現(xiàn)對重金屬離子的吸附，如此一來，就能避免安全問題，確保土壤修復的效果。

三、結束語

本文結合實際情況，對納米材料在土壤修復中的應用進行研究，先結合實際情況，對納米材料進行了簡要的分析，再結合實際，對納米材料在土壤修復中的應用進行分析，對納米材料在土壤修復中的相應前提進行研究，旨在提高納米材料的應用水平，積極推動土壤修復的效果，滿足實際的環(huán)境保護需求。