纳米技术创造绿色明天：利用纳米技术彻底改变环境

发布时间：2024-11-23 19:43

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纳米技术创造绿色明天：利用纳米技术彻底改变环境

by | 2023 年 4 月 18 日 | 清洁技术, 技术进步

纳米技术是研究纳米尺度物质操纵的尖端科学领域，有潜力以我们从未想象过的方式彻底改变我们的世界。从改变医学和电子产品到彻底改变能源生产，纳米技术已经成为游戏规则的改变者。但这不仅仅是技术的进步；纳米技术也在环境保护领域掀起波澜。在本文中，我们将探讨纳米技术和环境如何结合在一起。

目前，纳米技术正被用来解决我们今天面临的一些紧迫的环境挑战，从污染控制和水净化到可持续农业和可再生能源。因此，系好安全带，准备好进入纳米技术领域及其对环境的巨大影响的激动人心的旅程吧！

什么是纳米技术？

纳米技术是一门科学和工程领域，重点是通过在纳米尺度上操纵原子和分子或具有 100 纳米（百万分之一毫米）或更小的一个或多个维度来创建和使用结构、设备和系统。通过提供新的、更好的方法来监测、去除和减少环境污染物，纳米技术可以为环境保护和可持续发展做出重大贡献。创造更高效的技术还有助于降低资源和能源的使用。

例如，漏油、受污染的土壤和地下水以及空气污染都可以借助纳米粒子来清除。此外，利用纳米技术可以改善太阳能的捕获和存储，利用可再生资源生产生物燃料也可以。此外，通过纳米技术制造的产品，包括更坚固、更轻的材料，在制造和交付过程中可能会使用更少的能源。

总体而言，纳米技术有潜力改善承诺对学院和环境，但其开发和部署必须谨慎进行，并致力于负责任的使用。

有益于环境的纳米技术应用

纳米技术对环境的潜在影响可能是深远的。它可以帮助我们通过减少温室气体排放和节省原材料来恢复环境。它可以在以下方面显着帮助我们：

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1.纳米技术使电池回收有利可图

许多电池仍然含有重金属，包括汞、铅、镉和镍，这些重金属会破坏环境，如果处理不当，还会危害人类健康。垃圾填埋场中的电池不仅是一个巨大的环境问题，而且完全浪费了廉价且可能有用的原材料。研究人员成功从贫化的 Zn-MnO 中回收纯氧化锌纳米颗粒2 电池。

2. 用于水基放射性废物清理的纳米材料

使用钛酸盐纳米纤维作为吸收剂去除水中的放射性离子是科学家正在开发的清理放射性废物的纳米技术解决方案之一。研究人员还指出，钛酸盐纳米管和纳米纤维由于其独特的结构特征，是去除水中放射性铯和碘离子的优异材料。

3.利用纳米技术修复溢油

大规模石油泄漏带来了传统清理方法无法应对的挑战。纳米技术最近被发现是解决世界上许多未解决问题的创造性答案的潜在来源。尽管仍处于早期阶段，但使用纳米技术清理石油泄漏具有很大的潜力。最近，全球范围内对研究纳米材料清理石油泄漏的潜在用途的兴趣明显上升。

4.水应用

发展海水淡化纳米技术在水应用中的三类潜在影响领域（处理和修复、传感和检测以及污染预防）中的关键领域之一。

基于纳米技术的水过滤系统可能会改变海水淡化，例如利用离子浓差极化现象。

电容去离子 (CDI) 技术是一种附加的、更新的微咸水净化技术。 CDI 的优点包括无二次排放、可负担性和能源效率。纳米技术研究人员创建了一种 CDI 应用，该应用使用类似于石墨烯的纳米薄片作为电容去离子电极。他们发现，与更广泛使用的活性炭材料相比，石墨烯电极具有卓越的 CDI 性能。

5. 二氧化碳捕集

CO2 必须首先将其与燃烧或工业操作产生的其他废气隔离，然后才能使用二氧化碳捕获和储存 (CCS) 技术进行储存。目前大多数过滤方法成本高昂并且依赖化学品。可以使用纳米技术制造技术来生产可以改变的新膜技术。

6.人工光合作用：利用阳光产生氢气

创造氢动力技术的企业喜欢将自己置于拯救地球的绿色技术的光环中。尽管氢燃料是一种清洁能源，但它通常是由肮脏的来源生产的。问题是氢气不能通过打井来生产，但可以利用多种资源来生产。

煤炭气化是最肮脏的方法，至少在高效的碳捕获和封存方法出现之前是这样。最清洁的方法是利用风能、太阳能、地热能和水热能等可再生能源进行电解，将水分离成氢气和氧气。

人工光合作用利用太阳能分解水产生氢气和氧气，可以提供像阳光一样持久的便携式清洁能源。单个水分子必须在大约 2.5 伏的电压下分解为氧、带负电的电子和带正电的质子。从水分子中去除和分离这些带有相反电荷的质子和电子会产生电力。

纳米级的研究人员已经证明，具有丰富元素供应的低成本电催化剂可以与廉价且环境安全的无机光捕获纳米晶体阵列相结合，以制造稳定且负担得起的光电化学制氢系统。

纳米技术对环境的负面影响

这包括纳米技术的潜在缺陷，例如纳米颗粒的释放可能造成环境破坏。这种污染的术语是纳米污染。

它是一个统称，用于描述所有纳米设备或纳米材料生产过程中产生的所有垃圾。纳米废物还指排放到大气中的颗粒类别。一些纳米技术产品在成分、尺寸或形状上可能更可靠。这种模糊性增加了环境毒理学污染的可能性。以下是纳米技术对环境的潜在不利影响：

1.需要更多培训的工程师和工人。

2.纳米粒子的合成需要大量的能量，这进一步提高了能源需求。

3. 环境破坏造成持久性有害纳米材料的传播。

4. 回收率和回收率降低。

5. 由于石墨烯的毒性未知，因此无法预测它将如何与其他物质和生物系统相互作用。

结束

每枚硬币都有两个面，唯一重要的是我们选择哪一面来幸运并赢得物品。没有必要过多关注纳米技术的负面影响，因为它在某种程度上有助于使环境变得更加绿色。使用纳米技术还有许多其他方法可以改善这个星球上的生活质量。尽管纳米技术直接有利于环境、人类健康和医学，但它也可能具有未识别的副作用，可能损害自然生态系统。因此，研究人员必须研究采用这项新技术对健康、环境和可持续性的影响。

塔努什里·凯恩博士