中國粉體網(wǎng)訊 隨著人口不斷的增長、工業(yè)廢水的亂排亂放、城市生活垃圾、農(nóng)藥噴灑等等，造成水污染情況不斷加劇，水是生命之源，治理污水迫在眉睫，所以近年來人們開始積極尋找污水處理與利用的方法。
常見的污水處理方法有物理法、化學(xué)法和生物法，其中物理吸附以其節(jié)能和綠色的特點成為污水處理中最方便和環(huán)保的方法。傳統(tǒng)的物理吸附劑有：活性炭、活化煤、焦炭、煤渣、樹脂、木屑等，但是存在吸附容量小、消耗量大和吸附循環(huán)次數(shù)少等問題。
石墨烯擁有比表面積大、強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、可修飾性強以及導(dǎo)電性好等優(yōu)點，不僅可很好的吸附水中的有機(jī)溶劑、重金屬等污染物，還可作為催化劑載體，催化水中污染物的降解，因而作為污水處理材料被人們廣泛研究。
石墨烯吸附水中的有機(jī)物
石墨烯材料可以用來吸附水中有機(jī)污染物，例如有機(jī)染料、烴類、原油、農(nóng)藥和一些天然有機(jī)物質(zhì)。劉兆平教授利用甲酰胺作為驅(qū)動劑，通過普通加熱的方式制備具有納米卷結(jié)構(gòu)的氮摻雜三維石墨烯材料。去除亞甲基藍(lán)和羅丹明B的去除效率分別達(dá)到了96.8%和94.6%。氮摻雜所帶來的螺旋通道是使有機(jī)物可以連續(xù)高效率的擴(kuò)散到石墨烯內(nèi)層的關(guān)鍵。
石墨烯在治理重金屬污染中的作用
不加限制的科技發(fā)展對環(huán)境造成了極大破壞，如電子廢棄產(chǎn)品的不當(dāng)處理對水體造成了重金屬污染。而石墨烯由于具有超大比表面積，其在吸附劑領(lǐng)域具有很大應(yīng)用潛力。由于石墨烯表面活性官能團(tuán)較少，因此許多研究者針對石墨烯進(jìn)行修飾和改性后，將其應(yīng)用于重金屬的吸附，取得了較好的吸附效果，甚至可以實現(xiàn)多種重金屬離子的同時吸附去除。
與石墨烯相比，GO由于具有更多含氧官能團(tuán)，親水性強，因此更容易被修飾，也使其更易與金屬形成絡(luò)合物，因此更有利于水中重金屬的吸附。除了對重金屬具有好的吸附性，GO對放射性元素鈾(VI)也具有很好的吸附性。
石墨烯作為催化劑載體降解污染物
石墨烯巨大的比表面積和表面豐富的官能團(tuán)賦予其優(yōu)異的特性，使其作為催化劑載體等方面具有較大的潛力。研究表明，以石墨烯為載體制備的二氧化鈦/石墨烯光催化劑在紫外光下降解羅丹明B和亞甲基藍(lán)的速率較純TiO2有明顯提高。金屬氧化物/石墨烯復(fù)合材料則具有非常好的光催化效率，可催化降解有機(jī)物、還原重金屬陽離子以及凈化水。
石墨烯催化劑還可以殺死污水中的細(xì)菌。石墨烯和氧化鎢納米復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的光催化殺滅噬菌體的特性。TiO2/石墨烯復(fù)合材料催化劑在光照下也表現(xiàn)出對線蟲和大腸桿菌的毒副作用。
國內(nèi)外石墨烯污水凈化技術(shù)專利申請趨勢
通過專利申請趨勢分析，可以揭示石墨烯污水凈化技術(shù)領(lǐng)域的歷年專利申請及技術(shù)研發(fā)情況，從而掌握其技術(shù)發(fā)展趨勢及全局動態(tài)。對檢索到的國內(nèi)外石墨烯污水凈化技術(shù)領(lǐng)域的專利按每年的專利申請量進(jìn)行統(tǒng)計和擬合預(yù)測，結(jié)果如圖所示。
國內(nèi)外石墨烯污水凈化技術(shù)專利申請趨勢分布圖
由上圖可以看出，從2010年開始，石墨烯污水凈化技術(shù)進(jìn)入發(fā)展期，專利申請數(shù)量開始逐年上升。而我國從2008年開始實施國家層面的知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，各級政府部門通過制定各項措施積極鼓勵專利申請，在全球石墨烯污水凈化技術(shù)大發(fā)展的趨勢下，中國石墨烯污水凈化技術(shù)也獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。自2010年以來中國每年的專利申請量基本呈直線型增長，其增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國外其他國家。
2019年6月4-5日，由中國粉體網(wǎng)，江蘇省納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心聯(lián)合主辦的“2019第二屆低維碳納米材料制備及應(yīng)用技術(shù)高峰論壇”將在蘇州舉辦，屆時先進(jìn)金屬材料涂鍍國家工程實驗室顧寶珊高工將作《石墨烯材料技術(shù)治理黑臭水體、富營養(yǎng)化水體與水環(huán)境生態(tài)修復(fù)》報告，為我們詳細(xì)講解石墨烯材料治理污水的研究進(jìn)展。
顧寶珊高工簡介
教授級高級工程師，工學(xué)博士�，F(xiàn)任中國鋼研科技集團(tuán)有限公司先進(jìn)金屬材料涂鍍國家工程實驗室副主任、新冶高科技集團(tuán)有限公司副總工程師；兼任北京腐蝕與防腐學(xué)會理事長和中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會耐蝕金屬材料專業(yè)委員會副主任委員兼秘書長。作為課題負(fù)責(zé)人承擔(dān)國家攻關(guān)項目、自然科學(xué)基金、軍工以及其它基金項目等十多項，同時參與十多項課題的工作。負(fù)責(zé)的科研項目獲得省部科技進(jìn)步獎一等、二等、三等多項。獲得國家專利六項；在國內(nèi)外中英文核心期刊和國際會議發(fā)表論文六十多篇，譯著一部，專著一部，參加編著三部。參加編制和修訂國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)多項。正在研究方向：（1）石墨烯納米材料制以及備在表面、環(huán)境結(jié)合生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用；（2）金屬材料新型防護(hù)技術(shù)，材料表面轉(zhuǎn)化膜、功能涂鍍層及耐蝕金屬材料研究與開發(fā)。
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參考來源：
蔡亭偉.三維石墨烯材料在污水處理中的研究進(jìn)展
路宜.石墨烯在污水處理中的應(yīng)用及市場分析
