氧化石墨烯控制重金屬污染：解決舊問題的新材料

氧化石墨烯控制重金屬污染：解決舊問題的新材料

雖然這種嘲諷被夸大了，但它生動地表達了中國人民對重金屬污染的關(guān)注：2005年北江鎘污染，2006年湖南岳陽砷污染，2010年福建紫金礦業(yè)嚴重污染，2年廣西河池市鎘污染。012.重大水污染事件報警，已發(fā)出水資源保護警報。重金屬污染土壤問題也給糧食安全生產(chǎn)帶來了嚴重問題，為有效控制水資源中重金屬污染提出了更高的標準。

目前，水資源中重金屬的處理多采用活性炭、沸石和交換樹脂，而低成本活性炭和沸石的吸附能力較差，樹脂和碳纖維的吸附能力強，價格昂貴，科技日報記者近日從Lite納米技術(shù)有限公司獲悉，目前，水資源中重金屬的處理主要采用活性炭、沸石和交換樹脂。公司1000人計劃由海外專家侯世峰博士自主研發(fā)新型石墨烯氧化物材料，有效解決了吸附能力與成本之間的矛盾。

石墨烯是一種從石墨材料中剝離出來的單層碳原子表面材料，實際上是一種二維的碳結(jié)構(gòu)。石墨烯早已不為人所知：2010年，英國曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃索洛夫因在石墨材料上的開創(chuàng)性實驗而獲得諾貝爾物理學(xué)獎。二維石墨烯材料，使石墨烯出名。

石墨烯雖然在它的首次亮相較晚，但有很多起源。它有一些世界上最偉大的性能：世界上最薄的材料，世界上最強的材料，世界上最好的導(dǎo)電材料。

近年來，石墨烯材料因其優(yōu)異的吸附性能而成為水處理劑的新用途，2012年初，安德烈·海姆教授發(fā)現(xiàn)石墨烯氧化膜可以屏蔽除水以外的所有分子。洛克希德馬丁公司在基于石墨烯材料的海水淡化設(shè)備的開發(fā)上投入了巨資。石墨烯材料有望在海水凈化和污水處理中發(fā)揮重要作用。目前，美國等國家在這方面取得了很大進展，針對我國重金屬污染物的現(xiàn)狀和存在的問題，侯世峰博士自主開發(fā)了一種新型的氧化石墨烯環(huán)境重金屬處理材料，也是世界上第一種。

氧化石墨烯是由天然石墨制備的類似于碳納米管的碳納米材料，侯世峰告訴《科技日報》，與活性炭、碳納米管和石墨烯材料對低濃度含鉛廢水的吸附能力相比，氧化石墨烯可吸附高達800毫克/克的鉛、粘液。h高于活性炭60-120mg/g，同時氧化石墨烯具有較強的再生能力，重復(fù)吸附/洗脫循環(huán)后的吸附能力僅下降5-10%。

為什么氧化石墨烯對重金屬有如此強的吸附能力有兩個原因：第一，氧化石墨烯是一種二維結(jié)構(gòu)的單原子層厚度納米材料，其比表面積理論上可以達到2600平方米/克，是所有碳納米材料中最大的；第二，在氧化石墨烯的制備過程中，有大量的活性基團，如羧基、鈣離子等。氧化石墨烯表面形成羰基、羥基和環(huán)氧基，因此，氧化石墨烯具有優(yōu)良吸附劑所需的最基本元素：足夠大的比表面積和足夠高的表面官能團密度。

侯世峰介紹，使用氧化石墨烯材料，可以將鉛酸蓄電池行業(yè)含鉛廢水的濃度從100-1000 ppb降低到1-10 ppb，鉛回收率提高到95-99%，鉛環(huán)境排放總量比現(xiàn)有技術(shù)減少90%，記者了解到結(jié)果可有效推廣到鎘、鎳、砷、銅、鉻、放射性元素等重金屬污染體系，具有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟效益和社會效益。

侯世峰告訴記者，利用氧化石墨烯納米材料對水中有毒重金屬的吸附機理，從重金屬與氧化石墨烯官能團的相互作用機理、氧化石墨烯表面結(jié)構(gòu)對吸附能力、吸附性能的影響等方面，可以有效地定制技術(shù)設(shè)計。n氧化石墨烯的動力學(xué)和機理，吸附和解吸特性。氧化石墨烯的吸附特性。

以目前成熟的Lite納米材料技術(shù)有限公司氧化石墨烯功能化技術(shù)為例，通過功能化反應(yīng)在氧化石墨烯表面引入官能團。與樹脂、活性炭、碳納米管等碳納米材料結(jié)合的這些基團對重金屬有良好的吸附性能，對鉛、鎳、銅等重金屬離子的吸附性能有顯著提高，去除能力強。

隨著表面特定基團的引入和表面分子水平的設(shè)計，氧化石墨烯材料的吸附特性將進一步提高，這可以有效地處理水污染事件中的特定問題。記者了解到，升級后的氧化石墨烯材料大大提高了快速吸附的能力。在金屬離子特性上（吸附飽和可在20分鐘內(nèi)完成），有效地解決了重金屬污染突發(fā)事件所需的快速處理問題，而且這些吸附劑材料在重金屬洗脫后可重復(fù)使用，其總體經(jīng)濟成本可低于傳統(tǒng)沉淀法。n方法與傳統(tǒng)的碳基吸附材料相結(jié)合，解決了操作成本高的問題，更重要的是，洗脫后吸附的重金屬100%可以完全回收，從而徹底解決了重金屬泄漏處理后的二次污染問題。

也許你會認為這種功能強大的新材料絕對是昂貴的，但它們不是。侯世峰告訴記者，這也是大家一直懷疑的地方。事實上，雖然優(yōu)質(zhì)石墨烯的價格昂貴，但其制備功能性氧化石墨烯納米顆粒的成本與螯合樹脂相當(dāng)，但吸附能力要高出2-5倍以上，綜合運行成本仍具有競爭力和可接受性。

高性價比為石墨烯氧化物材料的市場推廣提供了一種敲門磚，現(xiàn)正計劃與需要處理重金屬污染的企業(yè)合作，建立先進的石墨烯氧化物標準材料處理系統(tǒng)和示范裝置，實現(xiàn)無毒排放，并進一步推廣。開發(fā)實用系統(tǒng)，同時開發(fā)重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)，侯世峰對記者說。

作為我國石墨烯及其相關(guān)材料制備和應(yīng)用市場化發(fā)展的先驅(qū)，Lite納米產(chǎn)品包括石墨烯氧化物的制備和相關(guān)的市場化發(fā)展，侯世峰雖然在某些領(lǐng)域取得了進展，但他非常清楚，作為一個新興產(chǎn)業(yè)，工業(yè)化中國石墨烯的氮始于2011年初。目前，石墨烯生產(chǎn)存在成本高、技術(shù)不成熟、產(chǎn)品不穩(wěn)定等問題。提高技術(shù)水平，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)石墨烯的大規(guī)模、低成本生產(chǎn)，才能真正促進石墨生產(chǎn)，實現(xiàn)烯烴工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

質(zhì)量可控的石墨烯對其后續(xù)應(yīng)用具有重要意義。石墨烯的層數(shù)、純度、尺寸、厚度和缺陷都會影響其性能，例如，石墨烯片的細微差別對其電子和光學(xué)性能的影響是不同的，侯世峰說：Lite納米的思想是首先解決石墨烯產(chǎn)品均勻控制等主要問題，以及在此基礎(chǔ)上充分發(fā)揮其實際應(yīng)用潛力。

侯世峰告訴記者，Lite納米材料有限公司一直在探索高通量、多層次和跨尺度集成設(shè)計、高效制備和表征材料的新方法和技術(shù)，開發(fā)復(fù)合材料、能源和環(huán)境的石墨烯設(shè)計數(shù)據(jù)平臺，以實現(xiàn)精確的控制。石墨烯材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能。綠色無污染石墨烯制備技術(shù)的發(fā)展，可以實現(xiàn)環(huán)境友好、污染低、能耗低、收率高的石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)；原石墨烯能源材料及復(fù)合材料的設(shè)計材料；開發(fā)用于環(huán)境污染的重金屬處理材料；開發(fā)創(chuàng)新和有前景的新型石墨烯材料。

本文出自東莞市捷誠石墨制品有限公司官網(wǎng)：http://zgzscp.com 權(quán)威發(fā)布，    東莞市捷誠石墨制品有限公司是一家集銷售、應(yīng)用開發(fā)，產(chǎn)品加工的石墨專業(yè)廠家，專門為模具行業(yè)、機械行業(yè)、真空熱處理爐、電子半導(dǎo)體及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)等提供石墨材料、石墨電極和相關(guān)的石墨制品，歡迎致電13549365158更多關(guān)于石墨制品方面信息，可回本網(wǎng)站產(chǎn)品頁面詳細了解點擊：石墨制品  石墨模具  石墨坩堝 石墨轉(zhuǎn)子 石墨軸承 石墨板 石墨棒 石墨匣體 石墨熱場 真空爐石墨制品 電子石墨模具