登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
在2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈˙杰姆和克斯特亚˙诺沃消洛夫,他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片,将石墨薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,将石墨片一分为二,不断地这样操作,薄片越来越薄,最后他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。
石墨烯是目前最结实的材料之一,具有很好的导热性及极高的电子迁移率,它能够作为电极材料、传感器、储氢材料。
石墨烯及其复合材料的特性和制备方法
随着科学技术的不断发展,石墨烯在制备方面已经取得了巨大进步,其制备过程一般是:石墨-氧化石墨-氧化石墨烯-石墨烯。由于石墨烯的结构十分稳定、导热系数也极高、同时还是目前自然界中强度最大的物质,因此它具有较良好的导电性、导热性和机械特性。
目前,石墨烯的制备方法常见的有化学气相沉积法、晶体外延生长法、胶体悬浮液法以及微机械剥离法等。应用于水处理中的石墨烯一般采用化学方法来进行制备,又由于要考虑制备成本及规模,通常使用的是氧化还原法。氧化石墨烯正常情况下是由石墨经过化学氧化和超声制备而得,由于石墨的来源广泛,较为廉价,氧化石墨烯利于大规模化的生产,并且氧化石墨烯具有羟基、羧基和环氧基等含氧基团,具有亲水性,能够相溶于多种容积,很适合应用于水处理工程中。
目前常见的石墨氧化法的基本原理是用强酸对石墨进行处理,使之形成石墨层间化合物,再把强氧化剂加入其中对其进行氧化,最为常见的就是Hummers法,它能有效减少制备的时间,提高安全性。
在水处理工程的应用中,石墨烯自身的憎水性及易聚集性约束了它的应用范围,因此研究具有较强的亲水性和生物相容性的复合材料,是目前石墨烯材料的具体研究方向。在制备石磨洗复合材料时,首先要知道石墨烯的表面是稳定惰性的,很难与溶剂相溶,也不能和其他无机(有机)材料进行复合,因此首先要把氧化石墨烯和纳米材料进行复合,再对复合后的材料进行还原,即可获得石墨烯复合材料。
石墨烯及其复合材料在水处理中的应用
石墨烯及其复合材料主要作为水处理工程中的吸附剂。石墨烯不止拥有良好的储氢能力,还能用于气体分子传感器,它主要吸附无极阴离子和有机物这两种污染物。大分子的有机污染物能够和石墨烯表面的基团相互作用,生成稳定的复合物,石墨烯对于这种污染物的吸附能力较强,因此较多学着对石墨烯吸附去除有机染料进行了研究。
相较于其他纳米材料,石墨烯的吸附能力更强,甲级蓝由于具有大分子和苯环,石墨烯的吸附速度更快,吸附容量更大。另外,当进行过五次吸附-脱附循环后,石墨烯对甲基蓝的吸附效果依然保持不变。其中要注意,由于有机染料和石墨烯间电子传递的速度和作用机理不同,表面带正电荷的有机物和石墨烯之间的电子传递速度更快。
石墨烯的功能化不仅可以对石墨烯的边缘或缺点进行化学修饰,连入新的官能团或分子链,还可以在分子间的相互作用力或离子键作用的基础上,引入修饰分子或离子,加强石墨烯在溶剂中稳定分散的能力。功能化石墨烯对无机污染物的研究扩大了它在水处理工程中的应用范围。
氧化石墨烯和壳聚糖形成的复合材料对金属污染物的吸附能力更强,经过试验表明,氧化石墨烯/壳聚糖对于金元素和钯元素这两种金属离子的吸附是在自发和放热的过程中进行的,并且适用的pH值范围较大,脱附的过程也比较高效。
氧化石墨烯和磁性材料生成的复合材料能够加强材料的表面性能,具有更强的吸附性,这种复合材料的吸附能力主要由pH值和离子强度决定。并且这种复合材料性质较为稳定,容易再生,在反复利用多次之后,吸附能力也能恢复到原始饱和吸附容量的90%左右。氧化石墨烯和磁性材料生成的复合材料最明显的优势是对环境污染性极小,可降解,吸附速度较快且易分离。
还原氧化石墨烯在水处理工程中的应用也较为广泛。还原氧化石墨烯一般可以用化学法、热剥离法、紫外光辐射法及微波法等方法把氧化石墨烯表面的某些基团还原就可以获得。因为膨化的氧化石墨烯表面含有羟基、羧基和环氧基等含氧基团且带有负电荷,对于吸附阳离子性的染料具有很好的效果,但是对于吸附阴离子性的染料的效果不太好。
研究人员经过之言发现静电作用在吸附去除有机染料的过程中起着极为重要的作用,其中要特别注意的是,采用不同的还原方法制备的还原氧化石墨烯会有不一样的表面电势,这将会影响它们在水处理工程中的应用。
此外,由于石墨烯具有较为优秀的电子传输性,在光电转化和光催化工程中把石墨烯类碳材料与光催化材料进行结合之后,应用于水处理工程中,这样就能有效发挥两种材料的协同效应。与在水中和极性溶剂中较难分散的石墨烯相比,氧化石墨烯由于其表面含有较多的含氧基团,有很好的亲水性,能通过功能基团与其他聚合物稳固结合形成复合物,能够稳定的分散在水溶液中,制备过程简单,利于大规模生产。
氧化石墨烯不止能够和乙烯醇聚合物及聚氧化乙烯等水溶性聚合物复合,还能同姑婆水溶性乳胶法获得新复合材料。氧化石墨烯表面的环氧基、羟基、羧基等含氧基团可与金属离子,特别是多价金属离子进行络合反应,并且氧化石墨烯还能够与有机污染物相互作用,所以氧化石墨烯还可以除去水中的金属和有机污染物。另外与碳纳米管相比较,氧化石墨烯的制备成本更低,制备过程也更简单。具体的二氧化硅/石墨烯复合材料合成路线图如图2所示,为此类研究作参考。
二氧化钛与氧化石墨烯生成的复合材料除了可以加大吸附能力、加强电子传输能力之外还能提高二氧化钛的光催化性,经研究表明,二氧化钛和氧化石墨烯的复合方法很多,复合形成的新复合材料的去污能力更强。
结束语
就目前的这些研究而言,石墨烯及其复合材料在水处理中的应用的关键突破在于材料和环境治理的交叉研究。研究新型的石墨烯复合材料主要是按照材料自身的去污的特性,和石墨烯类碳材料复合,加强材料在吸附、电子传递及还原等方面的能力。
另外,石墨烯及其复合材料的稳定性不高,制备大量而稳定的石墨烯复合材料也是石墨烯应用于水处理的主要问题。为了使石墨烯及其复合材料广泛地应用于水处理工程中,仍然需要科研人员的不断探索与实践。
延伸阅读:
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
时间:2024年11月1日-3日地点:宁波湖畔凯悦尚萃酒店(浙江省宁波市镇海区同源路600号)展会简介国内最专业的先进碳材料应用方向博览会国际最专业的石墨烯材料应用方向博览会国家石墨烯创新中心石墨烯联盟(CGIA)指定展会70000+参会人数30+与会国家1400+报告专家5000+参会单位2000+参会项目博览会展区包括
日前,正泰在出席配电相关会议上发表了题为“石墨烯创新技术在新型电力系统中的应用实践”的主题演讲,深刻剖析在新型电力系统建设的背景下,正泰石墨烯产业的创新应用,吸引了众多行业伙伴前来咨询和探讨,寻求更多共同发展机会。高效电力传输:石墨烯“超导铜”引领节能新纪元随着全球能源结构的转型
为面向国家重大需求,践行国家新材料自立自强新战略,着力解决关键战略材料领域的“卡脖子”核心问题,以及新材料研发、应用、需求脱节的问题,进一步促进石墨烯产业迈向高质量发展新阶段,由石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)和国家石墨烯创新中心联合主办的“2024年中国国际石墨烯创新大会”将于2024
北极星太阳能光伏网获悉,10月12日,大同新成新材料股份有限公司与西北工业大学、西安科技大学合作共建新型光伏材料联合实验室及柔性钙钛矿太阳能电池工艺及设备开发项目签约揭牌仪式举行。大同新成新材料股份有限公司立足企业创新发展,依托产业优势、专业人才和设备优势,与西北工业大学材料学院合作
北极星储能网获悉,8月18日,福建龙岩永定区石墨烯动力(储能)锂离子电池生产项目签约。据悉,该项目总投资18亿,由深圳宁迪新能源有限公司投建,项目年产4GWh动力电池及储能电池,分两期建设。约定一期项目投产后3年内达产,实现年产值8亿元以上、年纳税5000万元以上。
5月11日,镇江500千伏访仙变电站室外5号主变500千伏侧5042开关汇控柜,喷涂了新型纳米陶瓷散热材料,柜体温度半小时内从26.5℃降到了20.8℃。此次采用的纳米远红外陶瓷材料与高品质石墨烯组合“降温服”,可以大幅提升热管理效率,在不需要外部任何能源、不占用额外体积、不增加设备的情况下,以“零能
“目前,单层石墨烯的市场公价是每克近千元,通过我们的特殊提取技术,可以使成本下降至目前的百分之一。”日前,在参观北京旭华时代科技有限公司(以下简称“北京旭华”)研发车间时,该公司董事长崔旭指着玻璃容器内的黑棕色液体向记者如此介绍。该公司曲面石墨烯已量产下线,当前产量达20吨;预计年
近日,工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。国家石墨烯创新中心面向石墨烯
近日,工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。创新中心面向石墨烯产业发展的
6月24日由国网联研院、中国电科院、国网宁夏电力、平高集团联合研发的252千伏石墨烯断路器在石嘴山电网220千伏步桥变电站成功挂网运行,标志国内首台基于石墨烯改性电触头的252kV/63kASF6敞开柱式断路器在石嘴山电网正式运行。据了解,新型的石墨烯改性电触头表现出优异的耐磨性、导电性、抗熔焊性和抗
4月25日获悉,中国电力科学研究院有限公司完成新型防腐涂料变压器温升模拟实验。实验数据显示,与传统防腐涂层相比,新型防腐涂料可延长变压器绝缘纸服役寿命,显著提升变压器等输变电设备环保性能,还克服了常规涂料添加高导热填料后防腐蚀性能下降的难题。由于传统防腐涂层热导率远低于外壳金属材料
11月5日,安徽桐城市和平污水处理厂及配套管网建设工程项目中标候选人公示,工程总承包费最高投标限价27180万元,运营费用:最高投标限价0.82元/吨,计划工期:设计周期30日历天,建设期510日历天,运营维护期限:自场区正式投入运营起15年,中标候选人情况如下:第一中标候选人:安徽中环环保科技股份
11月1日,烟台市辛安河污水处理厂三期工程特许经营项目招标恢复公告发布。公告显示,因异议事项已处理完毕,故恢复招标投标活动。该项目为特许经营项目,包含项目建设、运营、移交。项目内容为新建处理能力为10万m3/d的污水处理设施,以及厂外新增和扩建的管网。采用全地下式双层加盖的布置形式,主要
近日,安徽无为城东污水处理厂顺利实现通水试运行。无为城东水厂一期服务范围为无为市城东、城南及经济开发区,服务总面积约14.25平方公里,现状处理规模日均2.5万吨。随着城市化的发展,无为市每天的污水产生量不断攀升,无为城东水厂一期已近满负荷运行,二期扩建工程应运而生。新工艺高指标无为城东
11月1日,四川内江城区第一第二污水处理厂及配套主干管网更新改造工程设计施工总承包评标结果公示,第一中标候选人中国市政工程西南设计研究总院有限公司,投标报价101060112.00元。建设规模:改造内江市第一污水处理厂、第二污水处理厂及9座污水提升泵站,更新在线监测设备110台,更新化验室设备设施2
项目进度近日,在宁波市水务环境集团鄞西污水处理厂二期工程施工现场,随着最后一车混凝土的缓缓浇筑,最大单体生物池成功封顶,这一激动人心的时刻标志着该项目建设取得了阶段性的重大成果,为后续工程的顺利开展筑牢了坚实根基。项目概况鄞西污水处理厂二期工程肩负着提升区域污水处理能力的重要使命
11月1日,山西太原市龙城污水处理厂工程特许经营项目中标候选人公示,第一中标候选人:北京碧水源科技股份有限公司(牵头人)、黑龙江碧水源环保工程有限公司(成员)、碧水源建设集团有限公司(成员)、中国市政工程华北设计研究总院有限公司(成员),投标报价2.3元/立方米。该项目合同估算价167157
10月31日,由大理市东城区市政工程有限责任公司代管的大理经济技术开发区天井片区污水处理厂及配套管网工程顺利通过竣工验收。天井下沉式污水处理厂位于大理经济技术开发区宾川路民族广场,总控制用地约48.9亩,总设计规模为4.0万m/d,总投资约84977.82万元。主要承接天井片区的生活污水和南干渠经开区
近日,安徽祁门经济开发区污水处理厂新扩建工程(一期)EPCO项目招标计划发布。项目地点位于祁门经济开发区;项目用地总面积11513平米,扩建规模为5000m3/d。主要建设内容:水处理、污泥处理建(构)物,辅助建筑物,污水处理工艺设备,配套附属设施等。投资估算:12000.0万元。项目预计于2024年12月24
10月29日,江苏建湖县城南工业污水处理厂(一期)工程中标候选人公示。广州自来水专业建安有限公司,盐城龙鼎市政工程有限公司联合体预中标该项目。城南工业污水厂规划总规模6万吨/日,其中:建湖县城南工业污水处理厂(一期)工程设计2.5万吨/日,概算投资20000万元。合同估算价:17398.61万元。公告
2024年10月29日,肇庆大型产业集聚区粤桂试验区发布广东省(肇庆)大型产业集聚区(市管起步区)大沙第二污水处理厂一期工程及配套管网工程环境影响评价公众参与征求意见稿公示。详情如下:广东省(肇庆)大型产业集聚区(市管起步区)大沙第二污水处理厂一期工程及配套管网工程环境影响评价公众参与征
10月28日,烟台市辛安河污水处理厂三期工程特许经营项目暂停公告发布。公告显示,因定标候选人公示期间收到投标人异议,本项目暂停,具体启动时间另行通知。本项目为特许经营项目,包含项目建设、运营、移交。项目内容为新建处理能力为10万m3/d的污水处理设施,以及厂外新增和扩建的管网。采用全地下式
辽宁省公布第九批生态环境执法典型案例(正面清单领域):近年来,我省持续落实精准治污、科学治污、依法治污工作要求,不断完善生态环境监督执法正面清单管理制度,修订出台《辽宁省生态环境监督执法正面清单管理办法》,实施差异化执法监管措施,将严格规范执法与精准帮扶相有机融合,实现对守法企业
日前,成都市生态环境局印发《成都市城镇污水处理设施污染防治合规指南》。全文如下:成都市城镇污水处理设施污染防治合规指南城镇污水处理设施运营单位要严格落实《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水污染防治法》《中华人民共和国环境影响评价法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法
生态环境部发布《食品加工制造业水污染物排放标准(二次征求意见稿)》,向社会公开征求意见。本标准规定了食品加工制造业的水污染物排放控制要求、监测要求和监督管理要求。适用于现有食品加工制造业企业、生产设施的水污染物排放管理,以及食品加工制造业建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计、
《成都市水污染防治条例》于2024年8月28日由成都市第十八届人民代表大会常务委员会第十二次会议通过,2024年9月29日经四川省第十四届人民代表大会常务委员会第十五次会议批准,将于2025年1月1日起施行。本条例适用于本市行政区域内的水污染防治、水生态环境保护及其监督管理活动。成都市水污染防治条例
近日,北京鹏潞水务建设有限公司成立,法定代表人为毛战坡,注册资本5000万人民币,经营范围含水污染治理、水环境污染防治服务、水利相关咨询服务、生态恢复及生态保护服务等。股东信息显示,该公司由中电建生态环境集团有限公司全资持股。
日前,江西省生态环境厅通过开展现场研学、实地观摩、交流学习及召开推进会等形式,全面加快化工园区突发水污染事件环境应急三级防控体系建设和“一园一策一图”实施工作。江西是长江流域的重要省份之一,全省97.7%的面积属于长江流域。为全力保障长江流域生态环境安全,2023年以来,江西省生态环境厅
近日,北京北排亦庄水环境发展有限公司成立,法定代表人为张胜海,注册资本约7.6亿元,经营范围包含污水处理及其再生利用、水污染治理、水环境污染防治服务、水资源管理、市政设施管理等。股东信息显示,该公司由北京北排产业发展集团有限责任公司、北京海耀建设发展有限公司、中建生态环境集团有限公
浙江省发布2024年第九批生态环境违法典型案例(行刑衔接):今年以来,全省生态环境部门持续开展绿剑2024、“两打”等专项行动,积极利用无人机、视频监控、群众举报等方式发现违法线索,坚持追根溯源,深化行刑衔接,严厉打击环境违法犯罪行为,取得了阶段性成效。现公布第二批行刑衔接典型案例,供各
近日,生态环境部流域地表水-地下水污染综合防治重点实验室通过验收,重点实验室依托单位南方科技大学,围绕国家土壤与地下水重点任务开展工作,郑春苗任实验室主任。
近日,山东公用水务投资有限公司成立,注册资本1亿元,由山东公用控股有限公司100%控股。经营范围包括一般项目:以自有资金从事投资活动;水污染治理;水环境污染防治服务;环境保护监测;环境卫生管理(不含环境质量监测,污染源检查,城市生活垃圾、建筑垃圾、餐厨垃圾的处置服务);生态环境材料制
四川省生态环境厅办公室印发2024年度省级生态环境保护项目储备库清单(第三、四批),其中包含水污染防治(地表水)项目15项、水污染防治(地下水)项目1项、大气污染防治项目74项、土壤污染防治项目1项。四川省生态环境厅办公室关于印发2024年度省级生态环境保护项目储备库清单(第三、四批)的通知各
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!