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石墨烯在廢水中的應用

http://www.atozguy.com 時間：2018/11/17 9:01:03 來源：本站原創點擊次數:2580

    石墨烯是僅由一個原子厚度的碳原子構成的蜂窩狀的二維平面碳納米材料，表面沒有活性基團，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，在石墨烯片層上復合一種其它的材料，合成多功能的石墨烯復合材料，可以大大緩解石墨烯容易團聚的情況，還能提供更優異的性能。還有石墨烯的一些衍生物也可以達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、石墨烯復合材料在染料廢水處理中的應用
    石墨烯復合材料不僅可以解決石墨烯易于團聚的問題進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制備了石墨烯/Fe3O4復合材料，該材料不僅可以有效吸附羅丹明B、酸性藍、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、羧基及環氧基等含氧基團，具有良好的化學穩定性、較強的親水性能和優異的抗污染能力。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，形成網絡，構成傳輸路徑，水分子能夠以單分子層的形式無摩擦地通過，同時氧化石墨烯片層間存在較強的氫鍵，使氧化石墨烯膜具有良好的力學性能。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到71%、70%和54%，且具有較好的穩定性和抗污染能力。
    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使得它具有良好的親水性，而且含氧基團可以和金屬離子發生作用，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，長期在環境中分散存在，最終通過生物富集作用被動植物吸收，通過食物鏈進入人體，對人類的生存和健康產生嚴重的影響。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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關鍵詞：石墨烯

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