科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

近年来，土壤污染问题得到了民众的普遍关注。由于土壤污染而造成的粮食、蔬菜中残余农药含量超标现象引起人们的身体健康危害，已经到了不容忽视的地步。随着农业生产过程中大量使用农药，我国土壤残留农药引起的污染形势已经十分严峻，并且还呈现不断加剧的趋势。由于土壤中多种残留农药往往难以自然降解，自然降解半衰期长，在环境中存留时间长，对人和动物具有更持久的内分泌干扰以及致畸、致突变和致癌作用，且会随着水土的迁移而发生更广阔范围内的扩散，因此，研究开发系统、先进、高效、经济的治理策略和技术措施，将各种残留农药污染引起的粮食安全问题化解，对于我们这样一个人口大国来讲，具有非常重要和紧迫的意义。

随着社会进步，工业化的发展及农业生产中农药化肥的大量使用，导致土壤环境污染不断加剧。土壤污染不仅影响植物的生长发育及农产品的数量和质量，进而通过食物链影响人类的身体健康。在“十五”期间，我国的污染土壤修复技术研究得到重视，列入了高技术研究规划发展计划。土壤的污染已成为急需解决的重要环境问题之一。目前，国内外针对土壤的重金属、无机污染物和有机污染已经发展了一系列的修复技术。近年来，利用零价铁纳米修复土壤中污染物的研究也越来越受重视。

需解决的主要技术难题

纳米零价铁被广泛用来处理废水和土壤中的有机卤化物、无机盐和重金属。王新新等采用纳米零价铁粉修复底泥中的Cr（Ⅵ）污染，研究结果表明纳米零价铁粉修复对底泥Cr（Ⅵ）有很好的去除效果，添加相当于底泥干重量1%的纳米零价铁粉在16 d内对底泥30～100 mg·kg -1的Cr（Ⅵ）的去除率均高于***%。由于纳米零价铁粉具有极大的表面积和极强的表面活性，可迅速与Cr（Ⅵ）反应，并通过吸附共沉淀等途径与其还原产物Cr（Ⅲ）结合，在底泥近中性pH值条件下形成Cr（OH）3沉淀，从而解除Cr（Ⅵ）毒性；水体中的放射性元素ReO 4经过纳米零价铁作用之后，可以得到很好的去除；铀的渗滤液不仅包含大量的铝和硫酸盐，还有少量的As、Be、Cd、Cr、Cu、Ni、U、V和Zn。纳米零价铁的添加，不仅提高了渗滤液的pH，而且检出的污染物含量也明显降低。其被应用于填充床反应器和活性渗滤墙的报道已有很多。

期望实现的主要技术目标

1、建成生物质零价铁材料的工程 化制备中试生产线 1 条。完成生物质纳米零价铁功能材料产业化制备技术研发，纳米铁负载量达到 10%，还原活性（CrO42-/Cr3+标准溶液体系）达到 95% 以上。在建成年产生物质纳米零价铁 10 吨规模的中试线，生产成本控制在5万元/吨以下。

开发成功高效利用生物质纳米零价铁材料降解农田土壤残留农药的成套施用技术。有机氯农药因其稳定性强，不易降解等特点在我市土壤里有残留，我们针对性地开发了利用生物质纳米零价铁功能材料来高效降解的技术，通过小试确定了最佳工艺技术路线及工艺条件，对常用有机氯农药降解率达 85%以上，脱除率达 80%以上。

需求解析

解析单位：“科创中国”乡村振兴（自然资源价值保育）科技服务团（中国国土经济学会） 解析时间：2022-11-08

张志怡

广汉市乡村振兴局

工作人员

综合评价

纳米零价铁（Nanoscale zero-valent iron，nZVI）是指粒径在1~100 nm范围内的零价铁颗粒，它具有比表面积大、强还原性等特点。与宏观材料不同，它具有特殊性质，如量子效应、表面效应、体积效应和宏观量子隧道效应等。因其颗粒的比表面积和表面能大，从而具有优越的吸附性能和很高的还原活性；其特有的表面效应和小尺寸效应，可以提高零价铁颗粒的反应活性和处理效率。所以，在机械性能等方面与普通材料有很大不同，具有催化、吸附等新特性。  特有的优势和广泛的去污净水能力使纳米零价铁在修复地下水方面等环境污染物的处理工程中具有很好的应用前景。研究表明，纳米零价铁粒子对无机盐、有机物、重金属类污染物都有很好的去除效果。因此在近些年，对纳米金属铁材料的制备工艺与过程及其微观结构与性能表征等研究越来越受到重视，并取得了很多新的进展。 纳米技术为环境安全领域提供了新的研究机遇，特别是纳米零价铁更是引起了人们更多的关注，推动了污染环境修复研究向更深层次发展，寻求环境友好型的环境高效修复剂成为国内外环境科学研究中新的热点。纳米零价铁以其独特的性质引起了人们广泛的关注和研究，目前，传统的毫米级

查看更多>

处理进度