石墨烯类材料在水处理和地下水修复中的应用

作为一种性质优异的吸附材料,石墨烯类材料对有机物和重金属等多种水污染物均有出色的吸附能力,因此其在水处理和地下水修复工作中的应用前景在近几年备受关注.当前的研究总体上尚停留在实验室模拟阶段,在提高材料饱和吸附量的同时,研制出低成本、稳定性强、易于再生利用且环境友好的石墨烯类材料是今后的发展趋势.本文对石墨烯类材料的种类及制备方法进行了归纳总结,对他们在水处理和地下水修复中的应用研究情况进行了综述,对当前研究中存在的问题进行了分析,最后对未来的研究和应用前景进行了总结和展望.     

石墨烯复合材料在水处理中的应用研究

新型碳材料石墨烯,因其比表面积大,物理、化学特性优异,通常作为吸附剂或复合材料载体,用于难降解有机废水处理.载体石墨烯改性后,可优化复合材料性能,包括溶解性和可控性.基于复合材料制备,选取典型污染物废水,如染料废水、苯酚废水、农药废水,从吸附处理和催化降解两方面展开,简要介绍石墨烯复合材料的应用研究及作用效果,显示出复合材料可有效提高污染物降解效率,回用效果好.此外,石墨烯复合材料在回用及实际应用方面仍有待进一步研究.     

石墨烯在装备技术相关领域的应用研究(一)

从自上而下、自下而上两方面综述了石墨烯的制备方法,介绍了石墨烯基复合材料在气敏传感器、电化学传感器、光学与应力传感器等传感器领域的研究热点与进展,并比较了不同应用中的物理机制与理论解释,为石墨烯在装备技术领域的应用提供参考。最后提出了如何实现高质量石墨烯的量产,提高单层/单晶石墨烯的质量,如何实现石墨烯与其他材料的更好复合,以及石墨烯基材料性能提高的机制等将是今后石墨烯应用领域研究中重点。     

磁处理水的处理作用及其影响分析

通过磁场在工业废水、城市污水和饮用水处理中的应用，对磁场处理水的物理作用原理及其影响因素进行了分析。指出了磁场在水处理中的应用优势和磁场效应与各种水处理技术共同作用实现多种水处理功能的技术前景。     

石墨烯/二氧化钛复合催化剂制备及光电催化性能研究

本文将钛酸四丁酯和石墨粉为基本原料,采用水热合成法制备了石墨烯/二氧化钛复合材料,并研究了其在不同光照条件、石墨烯含量、光催化时间和p H值等因素对罗丹明B的降解效果影响。实验结果表明:对于此复合催化剂,当在石墨烯质量分数为10%、p H为6~7、光催化30 min等条件下,石墨烯/二氧化钛复合材料在紫外光下对罗丹明B的光电催化降解效率能达到96%以上。     

超支化聚合物制备及其在水处理中的研究进展

为进一步改善水环境质量,提高水处理效率,开发新型高效的水处理剂尤为重要.聚合物作为一种常见的水处理剂,能够借助自身聚合特性与各类污染物通过静电力、氢键等作用力结合,从而高效分离水体中污染物.超支化聚合物是一类高度支化、具有三维结构的大分子聚合物,该聚合物支化位点多、末端官能团丰富、分子链不易缠结,且易接枝改性、易修饰,能够合成多种功能化新材料.本文根据超支化聚合物的不同末端官能团结构,分别综述了3种超支化聚合物(端氨基超支化聚合物、端羟基超支化聚合物、端羧基超支化聚合物)的合成制备,并研究超支化聚合物的接枝改性及其在水处理中的应用.由于超支化聚合物独特的三维大分子结构和丰富的末端官能团(—NH2、—COOH、—OH等),超支化聚合物及其接枝改性产物能够在多种污染水体(重金属废水、染料废水、含油废水等)中表现出高效去除性能.今后,可进一步对超支化聚合物的接枝改性进行深入研究,制备新型超支化复合材料,以提高超支化复合材料的循环再生及再使用性能,提升水处理效能,降低处理成本,为研发新型环境友好型的水处理剂提供理论基础和技术支撑.     

超支化聚合物制备及其在水处理中的研究进展

为进一步改善水环境质量,提高水处理效率,开发新型高效的水处理剂尤为重要.聚合物作为一种常见的水处理剂,能够借助自身聚合特性与各类污染物通过静电力、氢键等作用力结合,从而高效分离水体中污染物.超支化聚合物是一类高度支化、具有三维结构的大分子聚合物,该聚合物支化位点多、末端官能团丰富、分子链不易缠结,且易接枝改性、易修饰,能够合成多种功能化新材料.本文根据超支化聚合物的不同末端官能团结构,分别综述了3种超支化聚合物(端氨基超支化聚合物、端羟基超支化聚合物、端羧基超支化聚合物)的合成制备,并研究超支化聚合物的接枝改性及其在水处理中的应用.由于超支化聚合物独特的三维大分子结构和丰富的末端官能团(—NH2、—COOH、—OH等),超支化聚合物及其接枝改性产物能够在多种污染水体(重金属废水、染料废水、含油废水等)中表现出高效去除性能.今后,可进一步对超支化聚合物的接枝改性进行深入研究,制备新型超支化复合材料,以提高超支化复合材料的循环再生及再使用性能,提升水处理效能,降低处理成本,为研发新型环境友好型的水处理剂提供理论基础和技术支撑.     

TiO_2光催化材料及其在水处理中的应用

文章对TiO2光催化反应机理;TiO2光催化剂的改性和固定化;光催化技术在水处理中的应用做了较为详尽的综述,指出了TiO2光催化在水处理应用中存在的一些问题并对TiO2光催化材料及其在水处理应用中的研究提出了一些建议。     

石墨烯负载铁镍复合材料去除水中的2,4-二氯酚

通过液相还原法成功制备了石墨烯负载纳米铁镍复合材料,该材料可高效快速地吸附水中的2,4-二氯酚(2,4-DCP)并对其进行脱氯.微观形貌分析结果表明,粒径为80～150nm的球形Fe/Ni纳米颗粒成功插入石墨烯片层,并主要分布在石墨烯片层边缘和褶皱处,Fe/Ni颗粒团聚现象明显减少,更多活性位点暴露出来.XRD分析和FTIR分析表明,纳米零价铁(nZVI)通过Fe-O键成功嵌入石墨烯(r GO)中,且Fe/Ni纳米颗粒结晶度较差,外围包覆有无定形的铁氧化物沉淀.探讨了不同制备条件如碳铁比、镍化率、氧化石墨烯(GO)还原程度对材料去除2,4-二氯酚(2,4-DCP)性能的影响.综合考虑材料制备成本及对2,4-DCP的吸附脱氯性能,Fe/Ni@rGO复合材料的最优制备条件为:石墨烯与Fe质量比1:2,镍负载率5%,硼氢化钠与铁盐的物质的量比为5:1.研究表明5种材料对2,4-DCP的去除率遵循如下顺序:Fe/Ni@rGO复合材料>Fe/Ni>Fe@rGO复合材料>石墨烯>nZVI.储存稳定性试验和循环试验表明,与Fe/Ni双金属相比,Fe/Ni@rGO材料具有稳定的...     

CFD技术在水处理紫外消毒中的应用

介绍了紫外消毒在水处理中应用的现状,阐述了计算流体力学(CFD)的基本原理及其应用背景;论述了CFD技术在紫外消毒模型建立方面的关键因素:水力、辐射和剂量模拟;从消毒效率预测和设备结构优化两个方面对CFD技术在水处理紫外消毒中的应用进行了分析,并对其前景进行了展望,提出了今后的研究重点。     

石墨烯在防腐涂料中的研究进展及应用

简要叙述了石墨烯结构性能以及当前主流制备石墨烯的方法。概述了最近几年来石墨烯在防腐涂料中的研究进展情况,包括石墨烯在涂料中的添加量、分散技术、原位改性等对涂料性能的影响。研究表明,在涂层中分散均匀添加量适中的石墨烯可以对防腐涂料性能有较大的提升,探讨了石墨烯在防腐涂层中的应用机理,同时对石墨烯防腐涂料的应用发展进行了展望。     

Si(B)CN 陶瓷及其复合材料评价与应用研究现状

总结了近年来Si(B)CN陶瓷及其复合材料评价与应用研究现状。首先介绍了Si(B)CN陶瓷及其复合材料的制备,而后详细综述了Si(B)CN陶瓷及其复合材料在力学性能、氧化行为、烧蚀行为、疲劳与蠕变性能、环境性能等方面的性能评价,并对其应用现状进行了概述。     

壳聚糖及其衍生物处理重金属废水的研究

壳聚糖是无毒、易于生物降解的天然高分子有机物,壳聚糖及其衍生物是良好的水处理药剂,目前在重金属废水处理中也得到广泛的应用,因此对壳聚糖改性产物的研究也成为热点。文章从羧甲基壳聚糖、交联壳聚糖、壳聚糖季铵盐、多孔壳聚糖微球和含硫壳聚糖衍生物5种壳聚糖改性产物的制备及其去除重金属性能,概述了壳聚糖的研究现状及其衍生物在重金属废水处理中的发展前景及应用,并对壳聚糖及其衍生物在水处理中的研究进行展望。     

水处理中絮凝剂的研究与应用进展

综述了水处理絮凝剂在国内外的研究进展与应用现状，介绍了不同絮凝剂在各种水处理情况下的应用及其发展方向，并进行了分析和评价。针对目前我国絮凝剂研发工作提出了一些建议和设想。     

高级氧化技术在水处理中的应用

介绍了高级氧化技术的发展及其特点,并综述了化学氧化、光催化氧化、水热氧化以及高压脉冲放电等离子体、超声等高级氧化技术及其在水处理中的应用。随着对高级氧化技术不断深入的研究,其在水处理领域的应用将更加成熟并且越来越广泛。     

超临界流体剥离制备石墨烯研究进展

综述了石墨烯的制备方法及其优缺点,详细介绍了超临界流体剥离制备石墨烯的原理、研究进展,重点讨论了超临界二氧化碳剥离制备石墨烯法的特点,并对发展方向进行了展望。超临界流体剥离制备石墨烯法设备简单、条件易达到,为大规模高效生产高质量的石墨烯提供了新的思路。     

无机高分子铝盐絮凝剂的研究进展

对近年来无机高分子复合铝盐絮凝剂的研究进展及其在水处理中的应用进行了综合评述，并对今后无机高分子复合铝盐絮凝剂的发展方向提出了建议。     

壳聚糖在水处理中的应用

该文主要介绍了壳聚糖及其作为吸附剂、絮凝剂在水处理中的应用，指出开发壳聚糖作为新型水处理材料具有广阔的应用前景。     

限域结构纳米复合材料及其吸附性能研究进展

纳米材料因其比表面积大和表面活性高，在水处理领域表现出了极具潜力的发展前景。利用空间限域结构来固定和分散纳米材料可有效解决纳米材料易团聚失活、操作分离困难和潜在环境风险等问题。文章综述了具有限域结构的纳米复合材料制备方法及其对水中污染物吸附性能的研究进展，从限域空间内纳米颗粒的尺寸调控与污染物的富集、限域空间中特异性的污染物分子结构和纳米材料晶体结构等多方面详细分析了纳米限域效应的环境行为及其对水环境中污染物去除的重要意义。根据分析可知，限域结构中的吸附机理、纳米复合材料在真实环境体系下的应用、材料的环境与健康风险等是未来该领域研究的重要方向和热点内容。     

钛基石墨烯复合材料的制备及其光催化还原Cr（VI）的研究

通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再将氧化石墨烯和钛酸四丁酯作为初始反应物,利用溶剂热法制备Ti O_2/RGO纳米复合材料.利用SEM、TEM、XPS、XRD等分析手段对Ti O_2/RGO纳米复合材料进行表征,考察其在可见光照射条件下光催化还原水中Cr(Ⅵ)的效能,并对光催化还原机制进行了初步探讨.结果表明,Ti O_2/RGO复合材料的光催化还原能力与单一Ti O_2(P25)相比有了显著提高;复合材料中RGO含量、溶液p H值、催化剂投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度均对光催化还原过程有所影响,当复合材料中RGO含量比例为2%、溶液p H值为2,催化剂投加量为40 mg时,光催化还原Cr(Ⅵ)的效率可达98%.光催化还原Cr(Ⅵ)的过程是吸附过程和光催化还原过程的共同作用结果,RGO不但提高了复合材料的吸附能力,还作为复合材料的电子导体,抑制了光生电子-空穴对的复合,增强了复合材料的光催化性能.经过5次循环使用后,复合材料的光催化还原效率仍然保持在90%左右.