石墨烯膜在水處理中的應用探究

解成偉

摘要：水資源在人類生產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重影響了水資源利用率的提升，所以為了實現水資源的循環利用，提高其資源應用價值，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用，旨在指導實踐。

關鍵詞：石墨烯膜;水處理;應用

對現階段應用的水處理技術做分析總結會發現膜處理基礎是非常普遍的一種技術，其在水處理實踐中的作用顯著，因此這種技術備受青睞。研究表明，在膜處理技術的應用實踐中，膜的材質會影響具體的處理效果，因此在膜處理技術應用實踐中，有關膜的制備和材料分析在不斷深入。在研究分析實踐中，石墨烯的出現為膜的制備提供了新的選擇，且從實際應用來看，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十分搶眼，所以石墨烯膜在水處理實踐中的應用在不斷的擴大，總結研究其應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，因為其是構成石墨烯膜的新材料。就現階段的石墨烯制備來看，具體使用的技術比較多，主要有：1）機械剝離法，這種方法主要在實驗室中進行應用，在大規模的實踐中不具備實踐性。2）化學氧化還原法[1]。利用這種方法能夠獲得高導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量的單層石墨烯片。4）化學氣相沉積法。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合石墨烯膜。3）化學氣象沉積法。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用

總結分析石墨烯膜在水處理實踐中的具體利用，發現其作用主要表現在4個方面，以下是具體的分析。

首先是過濾。石墨烯具有化學穩定性和機械穩定性，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，其應用效率比當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則的褶皺結構有非常顯著的關系。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，發現應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現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產生的自由基將各種污染物去除的過程，其具有綠色、節能、安全、徹底分解污染物的顯著特點。就光催化反應的具體實施來看，其會因為半導體光電吸熱、表面電荷空穴分離以及表面反應等的影響，所以會有效率不高的問題存在。石墨烯在應用實踐中表現出了較高的電子遷移率以及比較大的表面積，其與半導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，其所利用的是一對多孔的電極，該電極的使用能夠將水中的帶電物質去除，而且當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構，該結構在吸附相反電荷粒子方面有突出的價值。就該技術的具體利用來看，成本低、能效高、不產生二次污染是顯著優勢，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。

結束語：

綜上所述，水處理對于水資源的循環利用有突出的現實價值，因此在實踐中強調水處理有突出的現實意義。膜處理是現階段水處理實踐中利用的重要技術之一，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，所以文章就相關內容進行了分析與討論。

參考文獻：

[1]張志偉，徐斌， 張毅敏，等.氧化石墨烯復合膜在水處理中的應用研究進展與展望[J].生態與農村環境學報，2019（10）：1225-1231.

[2]金樂佳，李培旭，王旭超，等.交聯型氧化石墨烯復合膜在水處理中的應用研究進展[J].炭素技術，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合膜在有機廢水處理中的研究進展[J].材料導報，2020，034（007）：7003-7009.

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