新型環保化學品在污染防治中的應用研究

摘" 要：通過分析新型環?；瘜W品的類型及特點，重點研究了其在水污染、大氣污染和土壤污染防治中的具體應用。研究表明，新型環?；瘜W品因其高效、低毒、可生物降解等優點，在不同污染防治領域展現出獨特優勢。在水污染防治方面，可提高污染物去除效率；在大氣污染防治方面，可實現多污染物協同控制；在土壤污染修復方面，可促進土壤生態功能恢復。因此，新型環?；瘜W品在污染防治中具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：

新型環?；瘜W品；水污染；大氣污染；土壤污染修復

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2024.04.006

中圖分類號：X703.5

文獻標識碼：B

文章編號：

1004-8901（2024）04-0020-03

作者簡介：

成豐（1983年—），男，重慶萬州人，碩士，高級工程師，現主要從事核電廠環境保護工作。

Research on the Application of New Environmental Protection Chemicals in Pollution Prevention and Control

CHENG Feng， LIN Guan

（Yangjiang Nuclear Power Co.， Ltd.， Yangjiang Guangdong 529941， China）

Abstract：

Through analysis of the types and characteristics of new environmental protection chemicals， their specific application in the prevention and control of water， air and soil pollution is studied. Research shows that new environmental protection chemicals presents unique advantages in various fields of pollution control， thanks to their high efficiency， low toxicity and biodegradability， etc. When applied in water pollution control， the removal efficiency of pollutants can be improved; in the aspect of air pollution control， multi-pollutant collaborative control can be realized through their adoption. In soil pollution remediation， they can promote the restoration of soil ecological functions. Therefore， new environmental protection chemicals have broad application prospects in pollution prevention and control.

Keywords：

new environmental protection chemicals; water pollution; air pollution; soil pollution remediation

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2024.04.006

隨著工業化和城市化進程的加快，環境污染問題日益嚴峻，已成為制約經濟社會可持續發展的重要因素［1］。水污染、大氣污染和土壤污染等環境問題不僅威脅著人類健康，也對生態系統造成了巨大破壞。傳統的污染防治技術和方法已難以滿足日益嚴格的環保要求，亟需開發新型環?；瘜W品來提高污染防治效率。新型環?；瘜W品因其高效、低毒、可生物降解等優點，在污染防治領域顯示出廣闊的應用前景。本文將重點探討新型環?；瘜W品的類型及特點，并分析其在水污染、大氣污染和土壤污染防治中的具體應用，為新型環保化學品的研發和推廣提供參考。

1" 新型環保化學品的類型及特點

新型環?；瘜W品是指在污染防治過程中使用的、對環境友好的化學物質［2］。與傳統化學品相比，新型環?；瘜W品具有顯著的優勢。首先，其對環境影響小，能夠降低對水體、大氣和土壤的污染。其次，新型環?；瘜W品通常毒性低，對人體健康和生態系統的危害較小。再者，這些化學品大多可生物降解，在環境中能夠被微生物分解，減少了持久性污染物的積累。此外，新型環保化學品往往具有特異性強、用量少、效率高等特點，能夠針對性地去除特定污染物，降低處理成本［3］。表1列舉了幾類常見的新型環?；瘜W品及其主要特點和應用領域。

這些新型環?；瘜W品在不同的污染防治領域發揮著重要作用，如綠色溶劑在工業清洗和有機合成中替代傳統有機溶劑，降低 VOCs 排放；高效生物酶制劑可用于污水處理和土壤修復，提高去除效率；功能性高分子材料在重金屬去除和油品回收方面表現出色；納米環保材料則在大氣凈化和污染監測等方面有廣泛應用。

2" 新型環?；瘜W品在水污染防治中的應用

2.1" 水污染防治

2.1.1" 工業廢水處理

工業廢水是水污染的主要來源之一，其成分復雜、毒性高，對環境危害大［4］。新型環?；瘜W品在工業廢水處理中展現出獨特優勢。首先，高效低毒絮凝劑如聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），可有效去除廢水中的懸浮物和膠體物質。在投加量為50～100 mg/L時，絮凝效率可達95%以上，同時產生的污泥量顯著減少，降低了處理成本。其次，新型吸附材料如石墨烯基復合材料、多孔金屬－有機骨架材料（MOFs）等，對重金屬離子和有機污染物具有優異的吸附性能。以MOFs為例，其比表面積可達1 000～7 000 m2/g，吸附容量高達200～500 mg/g，再生性能良好，可多次循環使用。再者，先進氧化技術（AOPs）如臭氧氧化、光催化氧化等，可高效降解廢水中的有機污染物和消毒副產物。

2.1.2" 城市污水處理

城市污水處理是控制水污染、保護水環境的關鍵環節。傳統的城市污水處理工藝主要依賴于生物處理，如活性污泥法、生物膜法等，但面臨著去除效率不高、能耗大、運行不穩定等問題。新型環?；瘜W品的應用為城市污水處理提供了新的解決方案。在城市污水處理中，新型環保化學品主要應用于以下幾個方面：一是高效低毒消毒劑，如過氧乙酸（PAA）和過氧化氫（H2O2），可替代傳統的氯消毒，在出水消毒率達99.99%以上的同時，避免了有毒消毒副產物的生成；二是新型除磷材料，如鑭改性沸石、鐵基金屬有機骨架材料等，對磷酸根具有高選擇性和高吸附容量，可顯著降低出水總磷濃度至0.1 mg/L以下；三是厭氧氨氧化（Anammox）細菌制劑，可在缺氧條件下高效去除污水中的氨氮，氨氮去除率可達80%以上，同時無需額外投加有機碳源，節省了處理成本。

2.2" 大氣污染防治

2.2.1" 煙氣脫硫

在煙氣脫硫領域，新型環?；瘜W品的應用為提高脫硫效率、降低二次污染提供了新的途徑。傳統的煙氣脫硫工藝主要采用石灰石/石灰-石膏法，雖然脫硫效率較高，但存在著脫硫劑用量大、二次污染嚴重等問題［5］。為了克服這些缺陷，以鈣基和鎂基為代表的新型脫硫劑因其脫硫效率高、成本低、對環境友好等優點而備受關注。如采用氧化鎂基脫硫劑，在150～180 ℃下，SO2去除率可達98%以上，且生成的亞硫酸鎂副產物可再次循環利用。另一類新型環?；瘜W品是高效脫硫吸收劑，如氨基酸鹽類、離子液體等。以氨基酸鹽吸收劑為例，由于其與SO2 具有良好的化學和物理親和力，因此，表現出較高的脫硫效率和選擇性。

2.2.2" 煙氣脫硝

煙氣脫硝是控制氮氧化物（NOx）排放、改善大氣環境質量的關鍵過程。傳統的煙氣脫硝技術主要包括選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR），雖然脫硝效率較高，但存在著催化劑成本高、運行條件苛刻等問題。新型環保化學品的應用為煙氣脫硝提供了新的思路和方法。首先，新型脫硝催化劑如分子篩基催化劑、碳基催化劑等，具有低溫高活性、抗中毒能力強、使用壽命長等優點。以分子篩基催化劑為例，在200～400℃的低溫區，脫硝效率可達90%以上，且能有效抑制二次污染物（如N2O）的生成。其次，新型還原劑如氨基甲酸酯、硝基甲烷等，可替代傳統的氨水和尿素，在低溫條件下實現高效脫硝。若采用氨基甲酸酯作為還原劑，在250～350℃下，脫硝效率可達80%以上，且無需額外的催化劑，大大簡化了工藝流程。此外，新型吸收劑如活性炭纖維、氧化石墨烯等，對NOx具有優異的吸附性能，可用于煙氣深度脫硝和超低排放。

2.2.3" VOCs治理

VOCs（揮發性有機物）是導致大氣復合污染和光化學煙霧的重要前體物，其治理已成為大氣污染防治的重點和難點。傳統的VOCs治理技術有吸附法、催化燃燒法等，存在著去除效率低、能耗高、二次污染嚴重等問題。新型環?；瘜W品的應用為VOCs治理開辟了新的途徑。

首先，新型吸附劑如介孔碳材料、金屬有機骨架材料（MOFs）等，具有比表面積大、孔徑可調、吸附容量高等優點。以MOFs為例，其比表面積可達6 000 m2/g以上，對苯、甲苯等VOCs的吸附容量可達1 000 mg/g以上，吸附效率顯著優于傳統活性炭。其次，新型催化劑，如負載型貴金屬催化劑、過渡金屬氧化物催化劑等，可在低溫條件下實現VOCs的高效氧化分解。若采用負載型Pt催化劑，在150～250℃下，丙酮、乙酸乙酯等VOCs的去除率可達95%以上，且無二次污染生成。在實際應用中，VOCs治理通常采用“預濃縮—催化氧化—吸附再生”的組合工藝。其中，新型吸附劑主要應用于預濃縮階段，將低濃度VOCs預濃縮至較高濃度；新型催化劑則在催化氧化階段發揮作用，高效氧化分解VOCs；吸附再生階段可采用熱脫附、微波再生等方式，實現吸附劑的循環利用。

然而，這些新型吸附劑和新型催化劑在實際應用中仍面臨一些挑戰。首要問題是高昂的成本，特別是貴金屬催化劑，可能限制其大規模應用。其次，技術成熟度有待提高，部分材料仍處于實驗室或小規模試點階段，缺乏長期工業應用數據。此外，部分新型材料的穩定性和耐久性需要進一步改善，以適應復雜的工業環境。解決這些問題需要持續的研發投入和工程實踐，以提高其經濟可行性和技術可靠性。

2.3" 土壤污染修復

2.3.1" 重金屬污染土壤修復

土壤重金屬污染已成為全球性的環境問題，主要污染元素包括汞（Hg）、鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、砷（As）等。重金屬污染不僅影響土壤質量和農作物的安全性，也對人體健康構成嚴重威脅。傳統的重金屬污染土壤修復技術包括客土法、換土法等，存在著成本高、二次污染風險大等問題。新型環?；瘜W品的應用為重金屬污染土壤修復提供了新的思路和方法。

一方面，新型螯合劑如殼聚糖、腐殖酸等，可與重金屬形成穩定的螯合物，降低其生物有效性和遷移性。以殼聚糖為例，在pH值為3～6時，對Pb、Cu等重金屬的螯合率可達80%以上，顯著降低了重金屬的毒性和生物富集風險。另一方面，納米級零價鐵（nZVI）等新型還原劑，可將毒性較強的重金屬氧化態轉化為毒性較低的還原態。此外，新型鈍化材料如磷酸鹽、生物炭等，可與重金屬形成穩定的沉淀或吸附態，有效阻斷重金屬進入食物鏈。在實際應用中，重金屬污染土壤修復通常采用“螯合－還原－鈍化”的聯合修復策略。其中，新型螯合劑主要用于螯合活性重金屬，減少其生物有效性；還原劑則將重金屬轉化為低毒態；鈍化材料進一步穩定重金屬，防止其二次釋放。

2.3.2" 有機污染土壤修復

有機污染物是土壤污染的另一類主要污染物，常見的有機污染物包括多環芳烴（PAHs）、石油烴類、有機氯農藥等。這些有機污染物具有難降解、易富集、毒性大等特點，對土壤生態系統和人體健康構成嚴重威脅。傳統的有機污染土壤修復技術如土壤淋洗、熱脫附等，存在著成本高、效率低、易造成二次污染等問題。新型環保化學品的應用為有機污染土壤修復開辟了新的途徑。首先，新型氧化劑如過硫酸鹽、過碳酸鹽等，可在溫和條件下產生高活性自由基，實現有機污染物的高效氧化降解。以過硫酸鹽為例，在pH為3～5、溫度為30～50 ℃時，對PAHs的去除率可達90%以上，且無二次污染生成。其次，新型表面活性劑如生物表面活性劑、綠色醇醚類表面活性劑等，可增強有機污染物的溶解性和生物可利用性，提高生物修復效率。此外，定向可降解材料如淀粉基材料、纖維素基材料等，可作為緩釋載體，控制釋放氧化劑或表面活性劑，延長修復劑的作用時間。

在實際的應用中，有機污染土壤修復通常采用“預處理—氧化降解—生物修復”的聯合修復策略。其中，新型表面活性劑主要用于預處理階段，增強污染物的溶解性；氧化劑則在氧化降解階段發揮作用，實現污染物的快速降解；生物修復階段可利用土著微生物，進一步降解殘余污染物。通過優化工藝參數和合理選擇新型環保化學品，可顯著提高有機污染土壤的修復效率，縮短修復周期，促進土壤生態功能的恢復。

3" 結語

新型環?；瘜W品在污染防治中展現出巨大的應用潛力和廣闊的發展前景。從水污染防治、大氣污染防治到土壤污染修復，新型環保化學品以其高效、低毒、環境友好等優勢，為傳統污染防治技術提供了新的解決方案。通過合理選擇和優化組合新型環保化學品，可顯著提高污染物的去除效率，降低處理成本，減少二次污染風險，實現污染物的資源化利用。

展望未來，新型環?；瘜W品的研發和應用仍需進一步加強。一方面，要加大對新型環保化學品的基礎研究，深入探索其作用機制和影響因素，優化其性能和制備工藝；另一方面，要加強新型環?；瘜W品的工程化應用研究，建立完善的技術標準和管理規范，促進其在污染防治領域的規?；瘧?。

參考文獻：

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［2］ 李龍.環保型水處理化學品和水處理技術探討［J］.造紙裝備及材料，2023， 52 （6）：191-193.

［3］ 劉全興，黃晨，閆強偉，等.環保型植物酚類油田化學品研究進展［J］.化工科技， 2023， 31 （2）：64-69.

［4］ 方棋杰.環保型水處理化學品和水處理技術膜生物反應技術分析［J］.產業與科技論壇， 2018，17（17）：90-91.

［5］ 張順，劉景勇.淺談環保型水處理化學品及水處理技術［J］.中小企業管理與科技（下旬刊），2018，（5）：170-171.

修改稿日期：

2024-07-10