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石墨烯在廢水中的應(yīng)用

http://www.elbaloto.com 時(shí)間：2018/11/17 9:01:03 來源：本站原創(chuàng) 點(diǎn)擊次數(shù):2172

    石墨烯是僅由一個(gè)原子厚度的碳原子構(gòu)成的蜂窩狀的二維平面碳納米材料，表面沒有活性基團(tuán)，所以不能直接吸附水合金屬離子或金屬離子與簡單陰離子的配合物，在石墨烯片層上復(fù)合一種其它的材料，合成多功能的石墨烯復(fù)合材料，可以大大緩解石墨烯容易團(tuán)聚的情況，還能提供更優(yōu)異的性能。還有石墨烯的一些衍生物也可以達(dá)到比石墨烯更好的吸附效果，下面就介紹幾種石墨烯材料在廢水中的用途。
    1、石墨烯復(fù)合材料在染料廢水處理中的應(yīng)用
    石墨烯復(fù)合材料不僅可以解決石墨烯易于團(tuán)聚的問題進(jìn)而加快吸附染料的速率，而且賦予了材料新的功能。將用氫氧化鈉處理過的氧化石墨烯與金屬離子溶液反應(yīng)制備了石墨烯/Fe3O4復(fù)合材料，該材料不僅可以有效吸附羅丹明B、酸性藍(lán)、孔雀綠等多種染料，并且該材料在400℃條件下煅燒后可以重復(fù)利用，是處理染料廢水的良好材料之一。
    2、氧化石墨烯在造紙廢水中的應(yīng)用
    氧化石墨烯是石墨烯的一種常見的衍生物，其表面和邊緣具有大量的羥基、羧基及環(huán)氧基等含氧基團(tuán)，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較強(qiáng)的親水性能和優(yōu)異的抗污染能力。氧化石墨烯能很好的分散在水中，可通過真空抽濾、滴涂、旋涂、浸涂等傳統(tǒng)方式在載體上形成由氧化石墨烯單原子薄片堆疊的層狀分離膜。而相鄰氧化石墨烯片層之間可形成具有選擇性的二維通道，該通道與氧化石墨烯邊緣及其片上孔洞、缺陷相互貫通，形成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成傳輸路徑，水分子能夠以單分子層的形式無摩擦地通過，同時(shí)氧化石墨烯片層間存在較強(qiáng)的氫鍵，使氧化石墨烯膜具有良好的力學(xué)性能。以氧化鋁陶瓷為基底，通過浸漬法制備完整的氧化石墨烯。用于處理造紙芬頓氧化出水，通量為3.10 kg/m2h，Mg2+、Ca2+和SO42-離子的去除率分別能達(dá)到71%、70%和54%，且具有較好的穩(wěn)定性和抗污染能力。
    3、氧化石墨烯對重金屬離子的吸附
    氧化石墨烯表面的含氧基團(tuán)使得它具有良好的親水性，而且含氧基團(tuán)可以和金屬離子發(fā)生作用，從而可以分離富集水相中的金屬離子。廢水中常見重金屬離子，其毒性大、分布廣、含量低、不易降解，長期在環(huán)境中分散存在，最終通過生物富集作用被動(dòng)植物吸收，通過食物鏈進(jìn)入人體，對人類的生存和健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。吸附是目前常用的一種處理方法，而吸附的性能決定了深度處理的效果。研究表明，相同條件下，片狀氧化石墨烯、碳納米管和活性炭對Cu2+的富集量分別為46.6 mgCu/g、28.5 mgCu/g、和4~5 mgCu/g，顯示出石墨烯的良好吸附性能。

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