石墨烯膜在水处理中的应用探究

解成伟

摘要：水资源在人类生产生活中的重要性不言而喻，所以就水资源的合理利用做分析与探讨有显著的作用。就当前的社会实践分析来看，水资源浪费和污染的情况比较突出，尤其是水污染问题严重影响了水资源利用率的提升，所以为了实现水资源的循环利用，提高其资源应用价值，需要对水污染进行有效的处理。石墨烯膜因为自身的独特性以及造价成本的低廉，在水处理中进行利用有突出的现实效果。分析研究石墨烯膜在水处理中的具体利用，明确其应用策略和步骤，并就注意事项进行讨论，这对于全面提升水资源循环利用效果帮助巨大。文章分析研究石墨烯膜在水处理中的应用，旨在指导实践。

关键词：石墨烯膜;水处理;應用

对现阶段应用的水处理技术做分析总结会发现膜处理基础是非常普遍的一种技术，其在水处理实践中的作用显著，因此这种技术备受青睐。研究表明，在膜处理技术的应用实践中，膜的材质会影响具体的处理效果，因此在膜处理技术应用实践中，有关膜的制备和材料分析在不断深入。在研究分析实践中，石墨烯的出现为膜的制备提供了新的选择，且从实际应用来看，石墨烯膜具有比活性炭更高的吸附性能，在水处理实践中的作用表现十分抢眼，所以石墨烯膜在水处理实践中的应用在不断的扩大，总结研究其应用特点以及注意事项等对实践工作帮助巨大。

1石墨烯的制备方法

要在水处理实践中进行石墨烯膜的利用，首先需要明确石墨烯的制备方法，因为其是构成石墨烯膜的新材料。就现阶段的石墨烯制备来看，具体使用的技术比较多，主要有：1）机械剥离法，这种方法主要在实验室中进行应用，在大规模的实践中不具备实践性。2）化学氧化还原法[1]。利用这种方法能够获得高导电率和柔性的石墨烯膜。3）外延生长法，这种方法的利用能够获得比较高质量的单层石墨烯片。4）化学气相沉积法。这种方法在完美的单层石墨烯制备中有突出的效果。

2石墨烯膜的制备

明确了石墨烯的具体制备方法后要很好的利用石墨烯膜，还需要对石墨烯膜的制备方法进行明确。就现阶段的石墨烯膜具体制备来看，主要的方法有：1）旋涂法。这种方法是现阶段最为常用且效果比较理想的一种方法，所以在实践中的使用比较的广泛。2）真空抽滤法[2]。利用这种方法能够成功制备非共价键功能化的复合石墨烯膜。3）化学气象沉积法。这种方法的利用和制备石墨烯的过程具有一致性。就实践分析来看，利用此种方法制备的石墨烯膜材料缺陷少、质量高，在实践中有突出的利用价值。

3石墨烯膜在水处理中的应用

总结分析石墨烯膜在水处理实践中的具体利用，发现其作用主要表现在4个方面，以下是具体的分析。

首先是过滤。石墨烯具有化学稳定性和机械稳定性，且其具有柔软性和高硬度，所以其在水过滤方面有非常大的潜能。从大量的理论研究结果来看，纳米尺寸孔径的石墨烯膜在水处理实践中具有高选择性和高渗透性，其应用效率比当前的任何高分子膜都要好。对石墨烯膜过滤中的分离通道进行分析，其主要构成分为3部分：1）类似半圆柱的孔道，这些孔道的形成与石墨烯不规则的褶皱结构有非常显著的关系。2）层间空隙，其主要是不同石墨烯之间形成的。3）石墨烯因为缺陷或者是制备原因形成的孔道。对石墨烯膜的具体过滤效果做实验分析，发现应用其进行水中有机物的过滤，效果在84%——90%之间，而且石墨烯膜在水淡化和渗透方面的效果突出。简言之，在水处理实践中，过滤是非常重要的一步，石墨烯膜的利用对过滤的整体效果进步有显著的影响。

其次是吸附。对石墨烯的特征进行分析会发现其表明有大量的含氧基团存在，而且存在着比较大的比表面积[3]。就理论研究成果来看，二维石墨烯具有比较高的吸附能力，从实践分析来看，石墨烯表明存在的含氧基团对重金属离子具有非常强的吸附作用，所以在污水重金属离子的去除实践中，非常适合利用石墨烯膜。需要注意的是，溶液的PH值对石墨烯的吸附效果有显著的影响，所以在实践中，为了更好的发挥石墨烯材料的吸附作用，需要通过实验的方式将石墨烯的适宜PH值进行确定，这样，在石墨烯膜的具体利用中制备更加合适的PH值环境。

再次是光催化。光催化去除污染物主要是利用光催化反应产生的自由基将各种污染物去除的过程，其具有绿色、节能、安全、彻底分解污染物的显著特点。就光催化反应的具体实施来看，其会因为半导体光电吸热、表面电荷空穴分离以及表面反应等的影响，所以会有效率不高的问题存在。石墨烯在应用实践中表现出了较高的电子迁移率以及比较大的表面积，其与半导体进行附合后能够全面的提高光催化效率，所以在实践中，利用石墨烯膜进行光催化反应的加强，这对于水处理实效的显著提升有积极帮助。

最后是电容去离子。在目前的水处理实践中，电容去离子是新流行起来的一种技术，其所利用的是一对多孔的电极，该电极的使用能够将水中的带电物质去除，而且当对电极进行外压施加的时候，电极表面会形成比较强的双电层结构，该结构在吸附相反电荷粒子方面有突出的价值。就该技术的具体利用来看，成本低、能效高、不产生二次污染是显著优势，在低盐含量水体中利用效果显著。从具体的分析来看，利用其它材料进行电极气的制作，效果不理想，但是利用石墨烯材料却有比较突出的效果，因此利用石墨烯材料进行电容去离子，这于水处理效果提升帮助巨大。

结束语：

综上所述，水处理对于水资源的循环利用有突出的现实价值，因此在实践中强调水处理有突出的现实意义。膜处理是现阶段水处理实践中利用的重要技术之一，且膜的材料和制备对处理效果影响显著，基于此，选用性能比较突出的膜材料是非常重要的。石墨烯膜具备比较突出的性能，在水处理实践中效果显著，所以文章就相关内容进行了分析与讨论。

参考文献：

[1]张志伟，徐斌， 张毅敏，等.氧化石墨烯复合膜在水处理中的应用研究进展与展望[J].生态与农村环境学报，2019（10）：1225-1231.

[2]金乐佳，李培旭，王旭超，等.交联型氧化石墨烯复合膜在水处理中的应用研究进展[J].炭素技术，2020，v.39;No.226（01）：5-9.

[3]刘宇程，祝梦，陈明燕.氧化石墨烯/金属有机框架材料复合膜在有机废水处理中的研究进展[J].材料导报，2020，034（007）：7003-7009.

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