（中国粉体技术网/文龙）环境净化材料根据使用对象的不同，可分为水污染控制材料和大气污染控制材料。比如，治理大气污染的吸附、吸收和催化转化材料，治理水污染的过滤、吸附、氧化还原材料，减少有害固态废弃物污染的固体隔离材料，噪声控制材料、电磁防护材料等，这些都属于环境净化材料。本文主要综述了近几年，环境净化材料在这些领域的应用研究进展。
1. 水污染控制材料及相关技术
常用的废水处理方法可分为以下3类：①分离处理，即通过各种外力的作用使污染物从废水中分离出来，通常在分离过程中并不改变污染物的化学性质；② 转化处理，即通过化学或生化的作用，改变污染物的化学性质，使其转化为无害物或可分离的物质，再经分离处理予以除去；③稀释处理，即将废水进行稀释混合，降低污染物的浓度，减少危害。
1.1 吸附剂
针对不同的水处理方法，开发了不同用途的环境净化材料。目前，用于废水分离工艺技术中，最为重要的一类就是吸附剂。表1中列出了目前水处理吸附工艺中常用的吸附剂及其特点。
表1 几种常用吸附剂的比较
利用吸附剂的物理吸附、离子交换、络合等特点，能够去除水中的各种金属离子，主要用于处理含重金属元素的废水。天然粘土能吸收重金属、多环芳烃、碳氢化合物和苯酚等，可用于石油化工厂的污水净化。此外，物理吸附还能够吸附水中的颗粒物以及部分有机污染物。吸附剂的开发主要考虑其吸附效率、选择性、成本等性能。
1.2 天然沸石
天然沸石由于来源广泛、处理效果好、不产生二次污染等优点，目前已逐渐替代传统的活性炭吸附剂成为主要的水处理吸附剂。目前对于天然沸石的研究主要集中在通过物理化学方法对材料的表面性质进行改性，制备介孔复合体材料，降低其制备成本以及进一步提高吸附效率。科学家利用天然沸石作为基体，在分子尺度范围内可控地破坏孔洞结构，进行造孔，制得了一种新型介孔复合吸附材料。表2为该法制备的介孔复合吸附材料与优质颗粒活性炭对于同种污水中有机污染物和极性含磷无机污染物的去除率的对比。
表2 某沸石基介孔复合吸附材料与优质颗粒活性炭的性能对比
1.3 沉淀分离技术
沉淀分离方法也是水处理中经常使用的分离工艺。治理水污染的沉淀分离工艺过程用材料，包括用于絮凝沉淀的絮凝剂和化学沉淀的沉淀剂2种。高铁酸盐絮凝剂是水处理中已广泛使用的絮凝剂，能够有效降解有机物，去除悬浮颗粒及凝胶，其瓶颈在于产率比较低，前处理工艺对其治理效果有一定的影响。因此，研究主要集中在改善制备工艺、提高产率以及产物的稳定性、寻找替代次氯酸盐以及氯化物的氧化剂等方面。
1.4 固定微生物技术
生活污水通常采用生化处理工艺。固定化微生物技术是使用化学或物理的方法将游离细胞定位于材料的限定空间中，并使其保持生物活性且可反复利用的生物技术。这种水处理方法具有生物浓度易控制、耐毒害能力强、菌种流失少、产物易分离、运行设备小型化等特点，但是固定化材料性能的不足限制了其应用。使用高岭土、长石、石灰石、石英等制备了符合要求的固定化微生物的多孔陶瓷，根据实验确定了最佳的制备参数，达到了较好的水处理效果。
1.5 氧化还原技术
氧化还原也属于一种污水化学转换处理工艺。用于氧化还原处理的材料主要是各种化学试剂，包括氧化剂、还原剂以及催化剂等。常用的氧化还原材料有活泼非金属材料和含氧酸盐；常用的还原材料有活泼金属原子或离子；常用的催化剂有活性炭、粘土、金属氧化物及高能射线等。
2. 大气污染控制材料及相关技术
目前，治理大气污染通常使用吸附法、吸收法和催化转化法。从材料科学与工程的角度看，无论是吸附法、吸收法还是催化转化法，都要借助于一定的材料介质才能实现。相应的大气污染控制材料包括吸附剂、吸收剂和催化剂，主要应用于工厂、住宅区锅炉等固定源与机动车等活动源排放的气体污染物的净化。
2.1 稀土净化催化剂
稀土尾气净化催化剂是近年来发展起来的一类重要的环境净化材料，它能够在一定条件下催化大气中的有害气体成分，如NOx、CO、CH 等转化为N2和CO2。汽车尾气的净化催化剂通常采用铂、钯、铑等贵金属作为主要的活性组分。近年来，为了节约贵金属资源，开始研究利用过渡金属、稀土元素部分替代或全部替代贵金属，进行汽车尾气净化处理，取得了很好的效果（表3）。
表3 2种用于机动车尾气净化的稀土催化材料
2.2 二氧化钛光催化剂
二氧化钛光催化剂的研究近年来成为材料科学研究的热点之一，由于其化学性能稳定、无毒、价廉以及光催化活性高而引起了广泛的重视。研究人员利用溶胶-凝胶法、磁控溅射2种方法分别制备了锐钛矿相的纳米TiO2粉末和固定化的薄膜，研究了微观结构对光催化性能的影响及催化机理。在此基础上提出了利用离子注入和纳米镶嵌改变材料的能带结构，从而达到提高TiO2光催化活性的目的。离子注入Sn及纳米镶嵌Au和Ag都获得了较好的实验结果。由于TiO2光催化剂在空气净化、杀菌、消毒、防雾、防尘等领域具有广阔的应用前景，因此，国内外在应用开发方面都投入了大量的人力物力。近年来，TiO2光催化剂的多种类型的产品陆续出现，如自清洁玻璃、卫生洁具等。
2.3 沸石和活性碳纤维
沸石和活性炭纤维良好的吸附性能也可以应用于处理废气和净化空气。例如，沸石对于大气中的碳氢化合物、硫氧、氮氧、一氧化碳、硫化氢等具有良好的吸附、净化功能，可用于汽车尾气净化剂。美国联合碳化物公司用人工合成沸石回收SO2，体积数由3500μl/L下降至15~25μl/L，回收率达98%~99%；美国诺顿公司用沸石分子筛处理硝酸厂尾气中的NOx，体积分数由2500μl/L下降到10μl/L；我国杭州大学催化剂研究室将丝光沸石改型后载上微量贵金属和某些过渡性金属氧化物，制备出处理有机废气的高活性NZP系列有机废气催化剂，使有害气体净化率达到了95%以上。
2.4 离子交换树脂吸附型净化材料
在二氧化硫烟气净化方面，开发出了离子交换树脂吸附型净化材料以及利用稀土氧化物材料作为催化剂的干法脱硫。离子交换树脂是以丙烯、苯乙烯为原料，经交联悬浮共聚，制成多孔柱状树脂，再经碳化处理而得到的。稀土氧化物CeO2是非常有应用前景的新型吸收剂，能够在很宽的范围内与SO2反应，而且在适当的条件下可再生，可以使吸收剂产生的废气转化为硫。作为潜在的吸收剂CeO2可以同时脱去烟气中的二氧化硫和氮氧化物，其脱氮和脱硫效率都大于90%，但目前此类研究正处于实验室阶段。
3. 结语
环境净化材料是人类保护环境、走可持续发展道路的意识在材料科学中的具体体现和实践，因此无论是在理论研究，还是设计、应用与开发方面，环境材料都将随着人们对生态环境的日益重视而取得更大的进展。
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