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荷斯坦

日期:2017-07-04  作者:信息发布中心  来源:未知

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北极星环保网讯:随着世界人口数量的不断增长、水污染情况不断加剧,使得污水处理受到空前的关注k7娱乐平台。人们在积极寻找污水处理与利用的方法。基于比表面积大、强度高、化学稳定性好、可修饰性强以及导电性好等优点,石墨烯不仅可很好的吸附水中的有机溶剂、重金属等污染物,还可作为催化剂载体,催化水中污染物的降解,因而作为污水处理材料被人们广泛研究。

工业废水的乱排乱放、城市生活垃圾、农药喷洒等等,造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺,无法为人所用。每年大量的废污水给我国的环保行业带来巨大的压力。水污染情况不断加剧,使得污水处理受到空前的关注。

人们在积极寻找污水处理与利用的方法。基于比表面积大、强度高、化学稳定性好、可修饰性强以及导电性好等优点,石墨烯不仅可很好的吸附水中的有机溶剂、重金属等污染物,还可作为催化剂载体,催化水中污染物的降解,因而作为污水处理材料被人们广泛研究。

石墨烯对水中有机物的吸附

石墨烯是世界上最薄、最硬的材料,于2004年问世,发现石墨烯的英国曼彻斯特大学诺沃肖洛夫教授凭着这一重大发现而于2010年获得诺贝尔物理学奖!

石墨烯材料可以用来吸附水中有机污染物,例如有机染料、烃类、原油、农药和一些天然有机物质。

王祥科教授等通过大量的实验将石墨烯表面进行磺酸基功能化处理,这种处理提高了石墨烯的分散性,进而提高了石墨烯的吸附能力。研究结果表明,这种功能化石墨烯对萘和萘酚的吸附能力达到了2.4mmol /g。与二维材料负载率低且可能造成二次污染相比,三维材料在水净化中能很容易被循环利用。研究表明,独立的三维结构很容易被回收,有利于材料的循环再利用。这不但简便了操作,也大大降低了回收成本,对于实际的工业操作有很大的应用价值。三维石墨烯不仅对有机染料具有很好的吸附性,对各种类型的油也具有很高的吸附容量,这对以后的海水中的石油污染也具有很高的利用价值。

Ruoff 教授等利用水热成型过程制备得到海绵状结构的石墨烯; 然后,利用这种材料去除人工海水中许多商业石油产品( 包括煤油、泵油、油脂和有机溶剂等) 来检验其吸油性能。实验结果表明,石墨烯海绵材料吸收了超过其本身重量86 倍的油污,超过其他任何常见吸收剂的吸油能力。其吸收的碳氢化合物随后通过简单地加热回收,回收率能达到99%。通过该过程,石墨烯海绵可以重新生成,并且重复使用10 次以上,其性能丝毫不会下降。

李海涛教授选取粒径为500 nm 的石墨烯碎片,通过一种特殊的物理技术,把石墨烯碎片送入活性炭的细孔并附椎在内表面上,达到增加过滤材料的比表面积,改善过滤效果,研制出一种功能性材料--石墨烯炭分子筛。该材料具有超高的吸附性,且轻薄、稳定、耐热、比表面积大、对人体无害。与同等重量的活性炭相比其吸附性能提高20 倍。这种石墨烯炭分子筛材料可以合成一种复合膜,可有效去除饮用水中的抗生素。

刘兆平教授利用甲酰胺作为驱动剂,通过普通加热的方式制备具有纳米卷结构的氮掺杂三维石墨烯材料。去除亚甲基蓝和罗丹明B 的去除效率分别达到了96.8% 和94.6%。氮掺杂所带来的螺旋通道是使有机物可以连续高效率的扩散到石墨烯内层的关键。

石墨烯在治理重金属污染中的作用

不加限制的科技发展对环境造成了极大破坏,如电子废弃产品的不当处理对水体造成了重金属污染。而石墨烯由于具有超大比表面积,其在吸附剂领域具有很大应用潜力。

Leng等利用肼还原氧化石墨,所制得的还原氧化石墨烯( rGO) 可自发吸收金属锑,且最大吸附量可达7.463 mg /g。而Pan 等利用工业中常用的二硫化脲还原GO,所制得的rGO 可以自发吸附放射性核燃料钍,且最大吸附量为0.21 mg /g。由于石墨烯表面活性官能团较少,因此许多研究者针对石墨烯进行修饰和改性后,将其应用于重金属的吸附,取得了较好的吸附效果,甚至可以实现多种重金属离子的同时吸附去除。

Wu 等利用十六烷基三甲铵( CTAB) 对石墨烯进行改性后发现,改性石墨烯可自发吸附金属Cr,且最大吸附量可达21.57 mg /g。Mishra 等利用氢气使GO 剥落从而获得石墨烯片层,然后再用浓硝酸处理,使石墨烯表面富含官能团,将功能化的石墨烯用作超级电容器电极,不仅实现了对水中As 和Na 的去除,同时实现了海水脱盐,其最大吸附量分别为As( V) 142 mg /g、As( III) 139 mg /g,明显高于多壁碳纳米管和磁性还原氧化石墨。

与石墨烯相比,GO 由于具有更多含氧官能团,亲水性强,因此更容易被修饰,也使其更易与金属形成络合物,因此更有利于水中重金属的吸附。除了对重金属具有好的吸附性,GO对放射性元素铀( VI) 也具有很好的吸附性。

     

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