石墨烯膜在水處理中的應(yīng)用探究

解成偉

摘要：水資源在人類生產(chǎn)生活中的重要性不言而喻，所以就水資源的合理利用做分析與探討有顯著的作用。就當(dāng)前的社會實踐分析來看，水資源浪費和污染的情況比較突出，尤其是水污染問題嚴(yán)重影響了水資源利用率的提升，所以為了實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，提高其資源應(yīng)用價值，需要對水污染進行有效的處理。石墨烯膜因為自身的獨特性以及造價成本的低廉，在水處理中進行利用有突出的現(xiàn)實效果。分析研究石墨烯膜在水處理中的具體利用，明確其應(yīng)用策略和步驟，并就注意事項進行討論，這對于全面提升水資源循環(huán)利用效果幫助巨大。文章分析研究石墨烯膜在水處理中的應(yīng)用，旨在指導(dǎo)實踐。

關(guān)鍵詞：石墨烯膜;水處理;應(yīng)用

對現(xiàn)階段應(yīng)用的水處理技術(shù)做分析總結(jié)會發(fā)現(xiàn)膜處理基礎(chǔ)是非常普遍的一種技術(shù)，其在水處理實踐中的作用顯著，因此這種技術(shù)備受青睞。研究表明，在膜處理技術(shù)的應(yīng)用實踐中，膜的材質(zhì)會影響具體的處理效果，因此在膜處理技術(shù)應(yīng)用實踐中，有關(guān)膜的制備和材料分析在不斷深入。在研究分析實踐中，石墨烯的出現(xiàn)為膜的制備提供了新的選擇，且從實際應(yīng)用來看，石墨烯膜具有比活性炭更高的吸附性能，在水處理實踐中的作用表現(xiàn)十分搶眼，所以石墨烯膜在水處理實踐中的應(yīng)用在不斷的擴大，總結(jié)研究其應(yīng)用特點以及注意事項等對實踐工作幫助巨大。

1石墨烯的制備方法

要在水處理實踐中進行石墨烯膜的利用，首先需要明確石墨烯的制備方法，因為其是構(gòu)成石墨烯膜的新材料。就現(xiàn)階段的石墨烯制備來看，具體使用的技術(shù)比較多，主要有：1）機械剝離法，這種方法主要在實驗室中進行應(yīng)用，在大規(guī)模的實踐中不具備實踐性。2）化學(xué)氧化還原法[1]。利用這種方法能夠獲得高導(dǎo)電率和柔性的石墨烯膜。3）外延生長法，這種方法的利用能夠獲得比較高質(zhì)量的單層石墨烯片。4）化學(xué)氣相沉積法。這種方法在完美的單層石墨烯制備中有突出的效果。

2石墨烯膜的制備

明確了石墨烯的具體制備方法后要很好的利用石墨烯膜，還需要對石墨烯膜的制備方法進行明確。就現(xiàn)階段的石墨烯膜具體制備來看，主要的方法有：1）旋涂法。這種方法是現(xiàn)階段最為常用且效果比較理想的一種方法，所以在實踐中的使用比較的廣泛。2）真空抽濾法[2]。利用這種方法能夠成功制備非共價鍵功能化的復(fù)合石墨烯膜。3）化學(xué)氣象沉積法。這種方法的利用和制備石墨烯的過程具有一致性。就實踐分析來看，利用此種方法制備的石墨烯膜材料缺陷少、質(zhì)量高，在實踐中有突出的利用價值。

3石墨烯膜在水處理中的應(yīng)用

總結(jié)分析石墨烯膜在水處理實踐中的具體利用，發(fā)現(xiàn)其作用主要表現(xiàn)在4個方面，以下是具體的分析。

首先是過濾。石墨烯具有化學(xué)穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性，且其具有柔軟性和高硬度，所以其在水過濾方面有非常大的潛能。從大量的理論研究結(jié)果來看，納米尺寸孔徑的石墨烯膜在水處理實踐中具有高選擇性和高滲透性，其應(yīng)用效率比當(dāng)前的任何高分子膜都要好。對石墨烯膜過濾中的分離通道進行分析，其主要構(gòu)成分為3部分：1）類似半圓柱的孔道，這些孔道的形成與石墨烯不規(guī)則的褶皺結(jié)構(gòu)有非常顯著的關(guān)系。2）層間空隙，其主要是不同石墨烯之間形成的。3）石墨烯因為缺陷或者是制備原因形成的孔道。對石墨烯膜的具體過濾效果做實驗分析，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用其進行水中有機物的過濾，效果在84%——90%之間，而且石墨烯膜在水淡化和滲透方面的效果突出。簡言之，在水處理實踐中，過濾是非常重要的一步，石墨烯膜的利用對過濾的整體效果進步有顯著的影響。

其次是吸附。對石墨烯的特征進行分析會發(fā)現(xiàn)其表明有大量的含氧基團存在，而且存在著比較大的比表面積[3]。就理論研究成果來看，二維石墨烯具有比較高的吸附能力，從實踐分析來看，石墨烯表明存在的含氧基團對重金屬離子具有非常強的吸附作用，所以在污水重金屬離子的去除實踐中，非常適合利用石墨烯膜。需要注意的是，溶液的PH值對石墨烯的吸附效果有顯著的影響，所以在實踐中，為了更好的發(fā)揮石墨烯材料的吸附作用，需要通過實驗的方式將石墨烯的適宜PH值進行確定，這樣，在石墨烯膜的具體利用中制備更加合適的PH值環(huán)境。

再次是光催化。光催化去除污染物主要是利用光催化反應(yīng)產(chǎn)生的自由基將各種污染物去除的過程，其具有綠色、節(jié)能、安全、徹底分解污染物的顯著特點。就光催化反應(yīng)的具體實施來看，其會因為半導(dǎo)體光電吸熱、表面電荷空穴分離以及表面反應(yīng)等的影響，所以會有效率不高的問題存在。石墨烯在應(yīng)用實踐中表現(xiàn)出了較高的電子遷移率以及比較大的表面積，其與半導(dǎo)體進行附合后能夠全面的提高光催化效率，所以在實踐中，利用石墨烯膜進行光催化反應(yīng)的加強，這對于水處理實效的顯著提升有積極幫助。

最后是電容去離子。在目前的水處理實踐中，電容去離子是新流行起來的一種技術(shù)，其所利用的是一對多孔的電極，該電極的使用能夠?qū)⑺械膸щ娢镔|(zhì)去除，而且當(dāng)對電極進行外壓施加的時候，電極表面會形成比較強的雙電層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在吸附相反電荷粒子方面有突出的價值。就該技術(shù)的具體利用來看，成本低、能效高、不產(chǎn)生二次污染是顯著優(yōu)勢，在低鹽含量水體中利用效果顯著。從具體的分析來看，利用其它材料進行電極氣的制作，效果不理想，但是利用石墨烯材料卻有比較突出的效果，因此利用石墨烯材料進行電容去離子，這于水處理效果提升幫助巨大。

結(jié)束語：

綜上所述，水處理對于水資源的循環(huán)利用有突出的現(xiàn)實價值，因此在實踐中強調(diào)水處理有突出的現(xiàn)實意義。膜處理是現(xiàn)階段水處理實踐中利用的重要技術(shù)之一，且膜的材料和制備對處理效果影響顯著，基于此，選用性能比較突出的膜材料是非常重要的。石墨烯膜具備比較突出的性能，在水處理實踐中效果顯著，所以文章就相關(guān)內(nèi)容進行了分析與討論。

參考文獻：

[1]張志偉，徐斌， 張毅敏，等.氧化石墨烯復(fù)合膜在水處理中的應(yīng)用研究進展與展望[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2019（10）：1225-1231.

[2]金樂佳，李培旭，王旭超，等.交聯(lián)型氧化石墨烯復(fù)合膜在水處理中的應(yīng)用研究進展[J].炭素技術(shù)，2020，v.39;No.226（01）：5-9.

[3]劉宇程，祝夢，陳明燕.氧化石墨烯/金屬有機框架材料復(fù)合膜在有機廢水處理中的研究進展[J].材料導(dǎo)報，2020，034（007）：7003-7009.

（南京格洛特環(huán)境工程股份有限公司，江蘇 南京 211500）