利用石墨烯片的大表面積、催化作用、吸附能力和反應(yīng)性，它在水處理復(fù)合材料中的應(yīng)用正在增加。隨著廢水流中新污染物的不斷增加，處理挑戰(zhàn)是巨大的。此外，水資源短缺對(duì)研究人員提出了極高的要求，需要開(kāi)發(fā)一種綜合高效的海水淡化和廢水凈化系統(tǒng)。石墨烯基復(fù)合材料和膜能滿足海水淡化和凈化的挑戰(zhàn)嗎?本文綜述了近年來(lái)石墨烯基復(fù)合材料及其膜的研究進(jìn)展。我們對(duì)目前的水凈化技術(shù)包括海水淡化進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，揭示了使用石墨烯基復(fù)合材料及其膜的突出技術(shù)。不僅闡述了水凈化機(jī)制的基本原理、過(guò)濾裝置的制造和結(jié)構(gòu)改變參數(shù)，而且強(qiáng)調(diào)了影響水過(guò)濾和使用環(huán)保石墨烯蒸發(fā)器的條件。我們還討論了與擴(kuò)大水處理有關(guān)的潛在商業(yè)問(wèn)題，并強(qiáng)調(diào)了有希望的進(jìn)展方向。石墨烯的使用提供了成本效益和可持續(xù)性，這是其成功的關(guān)鍵。我們的總體目標(biāo)是將現(xiàn)有技術(shù)、可加工性、石墨烯基復(fù)合材料的可擴(kuò)展性以及石墨烯膜用于海水淡化和水凈化方法的挑戰(zhàn)聯(lián)系起來(lái)。
圖1. 硅烷接枝改性制備氧化石墨烯復(fù)合膜(陶瓷負(fù)載)。
圖2. 氧化石墨烯表面吸附機(jī)理示意圖。
圖3. (A) ZnO和(B) GN-ZnO的光催化機(jī)理，(C) GN-ZnO的光催化帶。
圖4. 氧化石墨烯淀粉納米復(fù)合膜的合成示意圖。
圖5. GNCs進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)和人體的各種途徑。
圖6. (a)用Fe
2O
3/rGO雜化物過(guò)濾水中As
5+。(b)海底的大小與流出物中As
5+殘留量之間的關(guān)系。
圖7. 黃原膠/氧化GN (XG/GO-1)混合物氣凝膠去除有機(jī)染料:(a)羅丹明B吸附(RB)。亞甲藍(lán)吸附(b) (MB)。
圖8. 油水分離采用(a) LA/F/rGO水凝膠經(jīng)水預(yù)處理，用于從水中分離油(甲苯)，以及(b) LA/F/rGO水凝膠經(jīng)油預(yù)處理從油(氯仿)中分離水。
圖9. 膜:(a)納米多孔石墨烯和(b)堆疊氧化石墨烯。
圖10. 石墨、干燥GO和浸泡在水里的GO的d間距示意圖。
圖11. GN和GN氧化物的重要性質(zhì)，提高了納濾膜的特殊性能，改善了海水淡化。
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圖12. 電解質(zhì)和中性溶質(zhì)的滲透機(jī)理示意圖。
相關(guān)研究成果由韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院先進(jìn)復(fù)合材料研究所Chetna Tewari等人于2023年發(fā)表在Desalination (https://doi.org/10.1016/j.desal.2023.116952)上。原文：Can graphene-based composites and membranes solve current water purification challenges - a comprehensive review。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
