20多位专家齐论道盘点纳米材料技术与环境最新研究进展陈健颖

20多位专家齐论道！盘点纳米材料技术与环境最新研究进展

纳米技术被誉为21世纪最具潜力的科学技术，将纳米技术运用于环境领域，开发出造福社会的新技术，是纳米环境人共同的“诗与远方”。本文整理了纳米材料技术与环境的最新研究进展，内容涵盖纳米复合材料的研究及应用、纳米尺度下污染物的作用机理及控制措施、天然纳米颗粒的追踪及环境行为等，涉及水、大气、土壤、固废等多个环保领域。

1.基于碳纳米材料和纳米效应的膜分离技术及其水处理特性

大连理工大学 全燮教授

全燮教授团队研究了膜分离技术在水和废水处理中发挥重要的作用，例如在海水淡化、饮用水处理、污水处理-MBR、近零排放-工业废水深度处理回用全燮教授认为需解决高通量、高选择性、抗膜污染的膜分离新方法新原理等关键科学问题；并形成高通量、高选择性、抗膜污染和可工业化生产的分离膜的制备技术等关键技术突破。全燮教授阐述了基于碳纳米材料的膜分离技术和膜分离与催化O3氧化耦合中纳米效应。全燮教授团队得出结论：基于碳纳米材料的分离膜具有高渗透率、高通量的特性；碳纳米材料的分离与电化学耦合-抗膜污染、提高截留率，同时膜分离与催化臭氧氧化耦合产生纳米效应，强化羟基自由基的产生，从而提高污染物的氧化分解效率。

2.抗生素的滥用与控制策略及处理技术

中国科学院合肥物质科学研究院 刘锦淮研究员

刘锦淮研究员认为控制策略上需抗生素的污染控制策略与技术并行，既要明晰排放源清单排放量，也需研发新的抗生素处理技术。其团队的总体研究思路是针对抗生素难去除问题，发展高效纳米净水材料，开发深度净水技术，形成综合处理方案，集成系统设备，实现污染物高效去除。其团队部分研究进展：

基于β-环糊精高效去除抗生素的纳米吸附材料与技术研究，发展了一种富含纳米孔的多孔β-环糊精聚合物实现对水中多种抗生素的高效、快速去除；

EDTA-Fe(III)的类芬顿法对水体中孔雀石绿的去除，EDTA促进了反应体系羟基自由基的快速产生，加快对抗生素孔雀绿的高效降解；

一种纳米杂多蓝催化剂高效降解抗生素，发展出一种纳米“线球”杂多蓝类催化剂用于抗生素的降解；

倒置A2+一体式微纳曝气好氧MBR联合反应 ，具有膜组件置于生物反应器内部，省掉二沉池与膜池，增加活性污泥浓度，微纳曝气技术提高生化反应的效率等优势。团队在合肥滨湖医院进行抗生素深度处理技术中试与应用，中试运行日处理医院废水10吨。

3.土壤中纳米物质提取、迁移及净化作用研究

中国科学院南京土壤研究所 骆永明研究员

骆永明研究员团队的研究从土壤中天然纳米胶体粒子入手，解决如何从土壤中获得纳米胶体粒子的方法学问题。在研究中，骆永明研究员提出了土壤纳米胶体的分离制备方法，即以水作分散剂，采用连续分级的方法，可以简单、快捷地获得“原状”的土壤纳米胶体样品，供土壤中纳米物质的研究。骆永明团队针对土壤中人工纳米颗粒的迁移性，进行可变电荷土壤中纳米二氧化钛迁移性的模拟研究。团队发现溶解性有机质含量高的鹰潭水耕人为土壤浸提液中nTiO2稳定性更高；沉降过程，nTiO2吸附到土壤颗粒表面，与土壤颗粒共沉降；猜测nTiO2迁移性与土壤中无定形氧化铁含量可能呈现负相关，大部分nTiO2可滞留在可变电荷土壤中。

4.纳米晶生长调控技术资源化处理铬渣的研究

华南理工大学 林璋教授

林璋团队人工调控纳晶快速转化的原理来消除矿物材料的纳米效应，实现毒性铬的高效分离。林璋团队选取铬盐铬渣，氯酸盐铬渣和电镀铬渣这三种典型铬渣为对象，其工作思路首先是需要鉴别出影响Cr(VI)赋存的关键纳米矿物，其次要探索出关键纳晶快速转化的途径，同时研究如何实现晶相调控中Cr(VI)的高效分离，最后在此基础上发展纳晶快速转化分离回收Cr(VI) 技术，并指导企业实现技术验证。

5.环境中纳米颗粒的分离测定方法及生成转化研究

中国科学院生态环境研究中心 刘景富研究员

刘景富团队利用浊点萃取分离富集纳米银和银离子，并进行纳塑料的浊点萃取富集及Py-GC/MS测定，发现纳塑料的浊点萃取无粒径歧视；刘景富研究员在含银纳米颗粒的圆盘固相萃取实验发现萃取前后粒径不变。在纳米颗粒的分离测定方法方面，将色谱图中的保留时间换算成粒径，得到纳米颗粒的质量与粒径分布图，利用纳米颗粒的质量与粒径分布图，可一步实现纳米材料的尺寸表征、质量定量和组成鉴定。

6.纳米材料表面功能化修饰及对环境污染物去除研究

华北电力大学 王祥科教授

王祥科教授在研究中提到大量的放射性核素释放到环境中，给环境污染和人类健康带来了重大威胁，放射性核素和环境介质的相互作用与其化学形态(chemical species)与微观结构密切相关。同时提到EXAFS方法研究重金属离子在固体表面的微观结构，理论计算化学在环境化学中可作分子水平分析表征作用。

7.溶解性有机质对纳米颗粒环境行为与生物效应的影响

浙江大学 林道辉教授

林道辉教授在研究中提到纳米材料广泛应用，自身尺寸效应具有毒性，暴露到环境中引发潜在毒性，环境组分与纳米颗粒相互作用影响其风险，亟需科学分析纳米颗粒(NPs)的环境风险。溶解性有机质(DOM)是非常活跃的重要环境组分，林道辉教授工作阐明DOM对NPs环境行为与生物效应的影响。林道辉团队的研究显示：

溶解性有机质强烈吸附在疏水性纳米颗粒表面，抑制其团聚，提高其在水和土壤环境中的迁移性能；

天然有机质抑制纳米颗粒-生物界面作用, 降低了纳米颗粒的生物效应。而真实环境中纳米颗粒的行为与生物效应是如何仍值得细致探究。

8.环境纳米复合材料的构建、规模化应用及若干纳米限域特性

南京大学 潘丙才教授

潘丙才教授研究了在水中特征污染物深度净化的迫切需求需要发展深度处理技术大背景下引出水处理纳米技术。潘丙才教授研制的复合材料在污染物净化速度与纳米颗粒的稳定性方面有显著提升；而相比常用于重金属净化的离子交换树脂，复合材料在污染物深度净化能力与工作容量方面有十分显著的提升。潘丙才团队还制备系列毫米尺寸复合纳米吸附材料，材料吨级量产，首次实现我国环境纳米复合材料的系列化、规模化生产，发明了基于新材料的工业废水深度处理与回用新技术。

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