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物
石墨烯材料可以用來吸附水中有機污染物，例如有機染料、烴類、原油、農(nóng)藥和一些天然有機物質(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。去除亞甲基藍和羅丹明B的去除效率分別達到了96.8%和94.6%。氮摻雜所帶來的螺旋通道是使有機物可以連續(xù)高效率的擴散到石墨烯內(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較少，因此許多研究者針對石墨烯進行修飾和改性后，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，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，其增長速度遠遠高于國外其他國家。
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，為我們詳細講解石墨烯材料治理污水的研究進展。
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有限公司先進金屬材料涂鍍國家工程實驗室副主任、新冶高科技集團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。負責(zé)的科研項目獲得省部科技進步獎一等、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)標準多項。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展
路宜.石墨烯在污水處理中的應(yīng)用及市場分析
