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環保潛力材料——石墨烯在環保領域的應用

作者:轉載   文章來源:上海草莓视频二维码下载機電科技有限公司   時間:2016-12-22

  隨著人類社會發展和進步,社會經濟的快速發展大量的廢棄物和汙水被排入環境水體,使得環境汙染物的數量、種類日益增多、來源日趨複雜、環境問題日益突出亟待解決。

   目前,處理這些汙染物法技術還不夠先進,處理力度也有待加強,一般很難達到一級排放標準,研究開發處理新工藝具有重要意義。

   在眾多水汙染防治技術中,吸附法由於具有不產生副產物、操作簡便、經濟高效等特點,而備受關注的研究熱點。石墨烯是一種碳納米材料,是單層碳原子經雜化形成的二維蜂窩狀晶格結構,結構獨特、性能優異、易於製備、成本較低、超大比表麵積、優異的機械性能等特點,是一種極具潛力的吸附材料。


  1. 石墨烯在水體重金屬離子吸附中的應用

  一些工業廢水中含有的重金屬離子,往往難以通過生物法等常規水處理技術去除,而一些研究表明,石墨烯基材料對這些重金屬離子具有較好的吸附去除效果。

  利用碳材料特有的吸附性和有機大分子上的官能團來選擇性吸附除去汙水中的重金屬離子是近年來環保領域的一個研究熱點,王雅雯等PAMAM 樹狀大分子共價修飾於GO 上將其用於吸附水中的Pb2+,Cd2+等重金屬離子。結果表明該複合材料對Pb2+,Cd2+在60 min 內的吸附質量比分別達到了568.18 和253.81 mg/g, 是一種非常高效的吸附材料。

 武文琴等采用改進的hummers 方法製備氧化石墨烯作為吸附劑去除水中的銅離子。結果表明,吸附過程符合Freundlich 等溫線,在初始pH 值為5.3,反應時間150 min 時達到吸附平衡,吸附質量比為117.5 mg/g。將負載了銅離子的氧化石墨烯置於HCl 溶液中可將Cu2+解析出來,實現氧化石墨烯的重複利用。


2.石墨烯對染料、農藥、藥物等廢水吸附中的應用

  張秀蓉等製備了磁性氧化石墨烯,並對吸附去除Cd(II)、離子染料亞甲基藍(MB)、橙黃G(OG)及剛果紅(CR)進行了研究。在單組份體係中,平衡數據符合Langmuir 模型,循環吸附解吸3 次後,磁性氧化石墨烯對Cd(II)的吸附量為第1 次對其吸附量的33.77%, 亞甲基藍為42.25%, 橙黃G 為47.32%,剛果紅為82.95%,這表明磁性氧化石墨烯有望循環利用。

  李麗霞等研究了氧化石墨及石墨烯對陽離子染料的吸附行為,氧化石墨烯對結晶紫、亞甲基藍和堿性品紅的吸附效率高於石墨烯。氧化石墨烯和石墨烯對染料分子的吸附效率在中性條件下高於酸性和堿性條件。染料的初始濃度對氧化石墨烯和石墨烯的吸附存在高抑低促的現象。

  李亞珍等用磁性石墨烯固相萃取-毛細管電泳聯用法測定水樣中三嗪類農藥殘留。根據改進的Hummers 方法製備GO,溶劑熱法合成磁性石墨烯複合材料G/Fe3O4。在樣品溶液pH 值= 7 中, 用20.0 mg 磁性石墨烯(G/Fe3O4)作為吸附劑,0.5 mL丙酮洗脫,萃取時間20 min 時,磁性石墨烯對三嗪類農藥具有較好的富集作用。與毛細管電泳技術聯用,簡便快捷,精密度和重現性好,靈敏度高,能用於環境水樣中三嗪類農藥的測定。

  石墨烯基材料對環境水體中重金屬離子和水體有機汙染物具有極高的吸附質量比和吸附速率,是一種極具潛力的吸附材料,但要實現石墨烯基材料在水處理中的工程化應用仍麵臨著許多難題。且這類材料本身是否會帶來環境汙染及其治理方式,還需要進一步研究和探索。


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