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工业化进程的加速，导致工业球盟会官网入口排放量噌噌上涨，本就让末端的水处理行业压力与日俱增。

往往这些工业球盟会官网入口中还带有复杂的芳环结构或重金属离子，传统水处理工艺难以对其做到完全的分解、去除。

球盟会官网入口处理企业：屋漏偏逢连夜雨呐～

于是，行业内默默开启一阵内卷，纷纷寻找起去除率更高、处理球盟会官网入口能力更强的新工艺、新材料。

石墨烯，就是得到大家一致认可的新材料之一，也被笑称为“21世纪最有能力轻松攻克工业球盟会官网入口处理”的热门材料。

印度科学博士Ramavatar Meena曾说过，将石墨烯类复合物和反渗透结合，可以实现对染料、纺织类高浓度工业球盟会官网入口的高效处理。

那么，石墨烯究竟是如何实现对高浓度工业球盟会官网入口的高效处理的呢？

什么是石墨烯？

石墨烯，大家可能有种“熟悉的陌生感”，那少一个字，石墨，相信大家肯定就都认识了。

没错，就是铅笔芯，它就是由一层层石墨烯堆叠起来的。

有个量化的说法，用铅笔轻划过纸面，留下的痕迹可能就是好几层的石墨烯。

薄，是真的薄。它是目前世界上厚度最薄的纳米材料，一层厚度仅有0.335纳米。

硬，也是目前世界之最，比钢（铁般的意志）的强度还高上百倍。

石墨烯：好歹和钻石师出同门。

除此之外，它的导电性、导热性、拉伸性、散热性也担当得起“最”一字。

正是拥有如此多“最”性能，如此有排面的石墨烯，却长了一张普通的“足球网”脸面。

碳原子以sp²杂化轨道紧密排列，组成呈蜂巢状的六边形晶格，无数个六边形晶格无缝连接，就构成只有一个碳原子厚度的二维纯碳材料，也就是单层石墨烯。

看到这里，有的水处理人嚷嚷起来：就这“足球网”，用来处理复杂的工业球盟会官网入口？

石墨烯是怎么进行工业球盟会官网入口处理的？

首先，石墨烯拥有超大的比表面积（理想石墨烯具有高达2600 m2/g的比表面积），这就很好奠定了它良好吸附性能的基础。

为什么这里之淮说的是奠定，而不是具有良好吸附性能？大家继续看下去。

因为，单一石墨烯毕竟势单力薄，能做的不多。

水友A：它表面呈惰性，难溶于水和溶剂，傲气得很。

水友B：它表面没有没有活性基团，吸附单纯靠自身的范德华力和疏水相互作用，作用太弱，吸附平衡过久；

水友C：它还极易发生团聚，使得原本就弱的吸附能力，更下一层楼；

石墨烯：我完美解释了什么叫“家大业不大”、“中看不中用”。

为了解决石墨烯的“硬伤”，让它早日“挺直腰杆做人”，研究人员也是在废寝忘食、夜以继日的探索和研究。

终于，石墨烯的衍生物和复合材料成功面世。

它们不仅强化了石墨烯的吸附能力，还顺带挖掘了它协同光催化材料增强球盟会官网入口处理效果的作用。

石墨烯：就是这么不鸣则已一鸣惊人！基础在那里了，别羡慕，你们学不来~

氧化石墨烯 -- 超强吸附作用

氧化石墨烯就是其中较为成熟的一种石墨烯衍生物。

作为石墨烯的“进化体”，氧化石墨烯既完美继承了石墨烯该有的一切特性，又让其表面带上了强化吸附的利器：含氧官能团。

这些含氧官能团主要是一些“亲水基”，如-COOH、-OH等。它们使氧化石墨烯带上了良好的亲水性，既易溶于水，又能与亲水性物质稳固地结合形成复合物，从而对工业球盟会官网入口中的重金属离子和有机污染物有较好的吸附作用。

①对重金属离子的吸附

氧化石墨烯对重金属离子的吸附，主要通过静电作用和络合反应。

重金属在水中大多以阳离子形式存在，而含氧官能团一般带负电荷，通过静电作用，这部分阳离子重金属能够得到较好的吸附去除。

其中，一些多价金属离子更容易和含氧官能团发生络合反应，通过离子交换，达到去除目的。

有关研究表明，氧化石墨烯对水体中铅的吸附量是活性炭的10倍，其对汞的去除能力比其他吸附剂高 5倍。

②对有机污染物的吸附

氧化石墨烯对球盟会官网入口中的阳离子染料、芳香族化合物及高分子有机物等有机污染物具有较强的吸附作用，主要通过静电作用和π-π交互作用。

含氧基团使氧化石墨烯表面带负电，通过静电作用，能够强有力的吸附球盟会官网入口中的阳离子污染物。

而球盟会官网入口中的芳香族化合物则会和π-π键相互作用，发生有效吸附。

石墨烯类复合材料 -- 协同光催化材料提高水处理效率

众所周知，光催化反应作为一种环境友好型水处理技术，深受大众喜爱。

其作用原理简单来说就是，利用光来激发半导体催化剂，引起氧化还原反应，从而氧化分解球盟会官网入口中的污染物。

这一过程说起来还挺复杂，归纳一下就是涉及：电荷分离。只要保证了电荷分离的快和稳，这光催化反应效率就直线上升了。

而石墨烯类复合材料因其杂化方式的特别，恰好就具备了较高的电子传输性能，可以实现快速的电子转移，降低光生载流子的复合。

众人：天下武功，唯快不破啊~

其与光催化材料结合，就能大大提高催化效率，达到协同处理球盟会官网入口污染物的目的。

被大家称为“21世纪最佳光催化材料”的二氧化钛，本身已经具备很好的光催化能力。但经过实验对比，二氧化钛/氧化石墨烯复合物又进一步提高了光催化能力，增强了对有机染料的光降解效果。

众人：双......双......双21世纪之光？！

另外，石墨烯类复合材料具备的巨大比表面积和薄到透明度极高的优势，还能够拓宽材料的光谱影响范围，提高利用光能的能力，更深一步在光催化过程中提高材料的吸附性能，实现球盟会官网入口洁净。

目前石墨烯光催化应用这一点，已在城市黑臭水体治理中得到了较好的实践效果。

最新的研究

1、石墨烯上的“纳米海绵”可成为工业球盟会官网入口的高效过滤器

8月5日消息，维也纳大学的工程师们开发了一种新的复合材料，可以有效地过滤掉水中的有机污染物。该系统使用嵌入石墨烯片上的超多孔“纳米海绵”。

新过滤器的关键是一类叫做共价有机框架（COFs）的材料。这些结构是非常多孔的，使它们在很小的空间内拥有巨大的表面积，这意味着它们能有效地抓住大量的分子。被称为金属有机框架（MOFs）的相关材料正被研究用于碳捕获、海水淡化或从稀薄的空气中提取饮用水，而COFs可能具有一系列类似的功能。

在这项新的研究中，研究人员专注于使用COFs来去除水中的有机染料。这些化学品是工业球盟会官网入口的常见污染物，可能具有毒性和致癌性--更不用说难以去除。

该团队调整了COFs，使其有选择地抓住有机染料分子。这涉及到使孔的形状和大小合适--在0.8和1.6纳米之间--并使其表面带负电，以吸引带正电的染料分子。

但是还有一个障碍需要克服。当这种材料以粉状形式使用时，外缘的孔隙首先被分子填满，而中间的孔隙则是空的，基本上没有用处。因此，该团队开发了一种方法，通过在石墨烯薄片上种植COFs来分散它。

最终的结果是在石墨烯的单原子层上形成了两纳米厚的COFs层，这增加了该材料容纳有机染料分子的最大容量。石墨烯本身具有相当大的孔隙，允许水快速流过，同时COFs发挥其作用。

研究人员表示：“因此，石墨烯网络的大孔与超薄的COFs层及其大量的吸附点相结合，能够实现特别快速和高效的球盟会官网入口处理。”

研究小组表示，这项技术应该也是相当便宜的。不需要使用太多的石墨烯，而且COFs可以被清理出来并重新使用。

该研究发表在《Angewandte Chemie》杂志上。

2、一种珊瑚状石墨烯气凝胶用于球盟会官网入口处理

9月19日消息，珊瑚是一种古老的海洋生物，嘴边长着许多小触手，“肚”（内腔）被分成几个小房间（消化腔），海水流过这些小房间，将食物带入消化腔吸收. 珊瑚对水中食物的吸收和消化启发了我们的材料设计方法。四川农业大学Yanzong Zhang《Chemical Engineering Science》期刊发表名为“Synthesis of a superhydrophilic coral-like reduced graphene oxide aerogel and its application to pollutant capture in wastewater treatment”的论文，研究设计了一种 3D 仿生 ZIF-8@rGO气凝胶，在重复循环中具有高吸附性和稳定性。

ZIF-8 纳米颗粒具有孔结构和较大的比表面积，可作为许多触手并在 rGO 气凝胶上生长。在这里，rGO 气凝胶不仅可以作为基质，还可以作为可以容纳大量污染物的珊瑚状腹部。将 ZIF-8@rGO气凝胶浸入被 TC 污染的水中后，锚定的 ZIF-8 纳米颗粒会迅速寻找 TC 分子。此外，这种锚定结构延长了TC分子在“珊瑚腹”内的停留时间，同时增加了TC分子扩散的表面积。更令人印象深刻的是，我们的方法可以广泛用于过滤和保留染料，这对于其他潜在应用很有前景。

看到这里，有人要问了：说了那么多优点，为什么现在石墨烯在工业球盟会官网入口处理市场还没有铺张开来？

众人：好像生活球盟会官网入口处理市场也没完全铺开来啊。

石墨烯市场化应用难点

这个问题不难回答。

新材料行业通常有“三高三长”的特点：难度高、投入高、门槛高，研发周期长、验证周期长、应用周期长。

任何一种新材料从研发、面世、试验，到投产、推广、应用，都是一个漫长且无知的磨合过程。

石墨烯尽管有这么多优点值得应用，却抵不过它目前的困境：无法高效率、规模化制备。这也使得下游材料企业市场对它不太认可。

需要大量实际应用案例来验证石墨烯的功能，又缺少资金投入来制备大量石墨烯，这说到底还是钱的事情。

如何稳定、高校、量产石墨烯及其衍生物和复合材料，用以满足不同应用领域的需求，将会是未来很长一段时间科研人员的重点研究课题。

对于水处理行业来说，一旦进行投产，我相信石墨烯的实际应用能力会比现在的多数实验数据更加出彩。

毕竟，是骡子是马，要拉出来溜溜才知道～

最后，之淮大胆猜想一下，距离实现“复杂工业球盟会官网入口处理起来没什么难度”，应该不会太远了。