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环保潜力材料——石墨烯在环保领域的应用

作者:转载   文章来源:上海儒佳机电科技幸运飞艇   时间:2016-12-22

  随着人类社会发展和进步,社会经济的快速发展大量的废弃物和污水被排入环境水体,使得环境污染物的数量、种类日益增多、来源日趋复杂、环境问题日益突出亟待解决。

   目前,处理这些污染物法技术还不够先进,处理力度也有待加强,一般很难达到一级排放标准,研究开发处理新工艺具有重要意义。

   在众多水污染防治技术中,吸附法由于具有不产生副产物、操作简便、经济高效等特点,而备受关注的研究热点。石墨烯是一种碳纳米材料,是单层碳原子经杂化形成的二维蜂窝状晶格结构,结构独特、性能优异、易于制备、成本较低、超大比表面积、优异的机械性能等特点,是一种极具潜力的吸附材料。


  1. 石墨烯在水体重金属离子吸附中的应用

  一些工业废水中含有的重金属离子,往往难以通过生物法等常规水处理技术去除,而一些研究表明,石墨烯基材料对这些重金属离子具有较好的吸附去除效果。

  利用碳材料特有的吸附性和有机大分子上的官能团来选择性吸附除去污水中的重金属离子是近年来环保领域的一个研究热点,王雅雯等PAMAM 树状大分子共价修饰于GO 上将其用于吸附水中的Pb2+,Cd2+等重金属离子。结果表明该复合材料对Pb2+,Cd2+在60 min 内的吸附质量比分别达到了568.18 和253.81 mg/g, 是一种非常高效的吸附材料。


 武文琴等采用改进的hummers 方法制备氧化石墨烯作为吸附剂去除水中的铜离子。结果表明,吸附过程符合Freundlich 等温线,在初始pH 值为5.3,反应时间150 min 时达到吸附平衡,吸附质量比为117.5 mg/g。将负载了铜离子的氧化石墨烯置于HCl 溶液中可将Cu2+解析出来,实现氧化石墨烯的重复利用。


2.石墨烯对染料、农药、药物等废水吸附中的应用

  张秀蓉等制备了磁性氧化石墨烯,并对吸附去除Cd(II)、离子染料亚甲基蓝(MB)、橙黄G(OG)及刚果红(CR)进行了研究。在单组份体系中,平衡数据符合Langmuir 模型,循环吸附解吸3 次后,磁性氧化石墨烯对Cd(II)的吸附量为第1 次对其吸附量的33.77%, 亚甲基蓝为42.25%, 橙黄G 为47.32%,刚果红为82.95%,这表明磁性氧化石墨烯有望循环利用。

  

  李丽霞等研究了氧化石墨及石墨烯对阳离子染料的吸附行为,氧化石墨烯对结晶紫、亚甲基蓝和碱性品红的吸附效率高于石墨烯。氧化石墨烯和石墨烯对染料分子的吸附效率在中性条件下高于酸性和碱性条件。染料的初始浓度对氧化石墨烯和石墨烯的吸附存在高抑低促的


现象。

  李亚珍等用磁性石墨烯固相萃取-毛细管电泳联用法测定水样中三嗪类农药残留。根据改进的Hummers 方法制备GO,溶剂热法合成磁性石墨烯复合材料G/Fe3O4。在样品溶液pH 值= 7 中, 用20。0 mg 磁性石墨烯(G/Fe3O4)作为吸附剂,0。5 mL丙酮洗脱,萃取时间20 min 时,磁性石墨烯对三嗪类农药具有较好的富集作用。与毛细管电泳技术联用,简便快捷,精密度和重现性好,灵敏度高,能用于环境水样中三嗪类农药的测定。

  石墨烯基材料对环境水体中重金属离子和水体有机污染物具有极高的吸附质量比和吸附速率,是一种极具潜力的吸附材料,但要实现石墨烯基材料在水处理中的工程化应用仍面临着许多难题。且这类材料本身是否会带来环境污染及其治理方式,还需要进一步研究和探索。


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