От традиционного активированного угля и суперадсорбционной способности расширенного графита до применения материалов на основе графена для контроля загрязнения окружающей среды, углерод и графит всегда играли важную роль в области защиты окружающей среды.
Краткое описание применения активированного угля:
а.Эффект очистки воды активированным углем: Активированный уголь может удалять остаточный хлор, коллоид, органические вещества, тяжелые металлы (такие как ртуть, серебро, кадмий, хром, свинец, никель и т. д.), радиоактивные вещества и т. д. в воде.Это самый ранний и наиболее широко используемый в очистителях воды.Широкий ассортимент практичных материалов для очистки воды.Активированный уголь в процессе активации образует большое количество мелких пор различной формы, что оказывает сильный адсорбционный эффект.
б.Очистка сточных вод: промышленность по охране окружающей среды используется для очистки сточных вод, очистки отходящих и вредных газов, а также очистки газов.SO2 и NOx, выбрасываемые в процессе сжигания угля в моей стране, являются основными загрязнителями воздуха, а десульфуризация и денитрификация модифицированных активированных углеродных материалов. Эффект очистки хороший, эксплуатационные затраты на инвестиции низкие, а такие преимущества, как легкая переработка, имеют привлекал внимание людей.
в.Бытовая адсорбция: Адсорбция активированным углем является наиболее широко используемым, наиболее зрелым, безопасным и надежным методом удаления загрязнений в помещении и поглощает большинство типов веществ.Активированный уголь как превосходный физический и химический адсорбент привлекает все больше внимания.Высокоэффективный и экологически чистый пакет с активированным углем может поглощать все вредные молекулы газов в помещении, такие как формальдегид, аммиак, бензол, ксилол и радон, в воздухе, и быстро устранять запахи отделки.

Расширенный графит имеет большой потенциал применения при ликвидации нефтяных загрязнений в результате аварий, связанных с разливами нефти на море.
В 1990-х годах израильские ученые проверили и подтвердили: червеобразный расширенный графит обладает способностью поглощать нефтепродукты из воды и ему можно придавать различные формы.Он не впитывает воду, а после поглощения большого количества нефти образует глыбы и плавает на поверхности воды., не тонет, легко собрать.
В то же время Университет Цинхуа также доказал, что природный чешуйчатый графит (размер частиц 0,3 мм, содержание углерода 99%) использовался для пропитки и адсорбции масла с помощью расширенного графита с удельной площадью поверхности 69,81 м2/г после электрохимической интеркаляции.Расширенный графит Среди трех материалов, хлопка и активированного угля, расширенный графит обладает наибольшей адсорбционной способностью различных типов масел, среди которых адсорбционная способность самого тяжелого масла достигает 79,2 г/г, а адсорбционная способность бензина достигает 37,7 г/г. г
В 2008 году в соответствии с экспериментом по методу экспансивной регенерации графита, проведенным Хэбэйским университетом, был сделан вывод, что расширенный графит, насыщенный маслом-теплоносителем, может быть регенерирован путем вакуумной фильтрации или сжигания, а эффективность удаления масла двумя методами составляет 68,6%. и 98% соответственно., Эффективность регенерации метода вакуумной фильтрации и метода сжигания в 5 последовательных адсорбциях близка к 50%.Метод вакуумной фильтрации — это экономичный, безопасный и эффективный метод регенерации, позволяющий восстановить масло, потерянное в результате утечки.
Исследования по применению графена в очистке воды
а.Применение графена для очистки сточных вод от элементов тяжелых металлов.Ионы тяжелых металлов представляют собой сложную проблему при очистке и переработке сточных вод.Большая удельная поверхность графеновых материалов может увеличить площадь их контакта с водой и поглощать ионы тяжелых металлов в сточных водах.Модификация и модификация графена могут улучшить гидрофильность, реализовать реакцию комплексообразования ионов тяжелых металлов и повысить эффективность адсорбции.Уровень pH повлияет на адсорбционную способность графена к ионам металлов, а увеличение значения pH повысит эффективность адсорбции Pb2+ и Cd2+, что лучше, чем у других традиционных адсорбционных материалов.
б.Применение графена для очистки органических веществ в сточных водах.Присутствие слишком большого количества органических веществ в воде снижает содержание кислорода в воде, что приводит к ухудшению качества воды и ее загрязнению.Графен может осуществлять адсорбцию органических веществ, таких как органические красители, антибиотики и нефть.
Прежде всего, текстильная промышленность является важнейшим источником органических загрязнителей воды.Процессы крашения и отделки приводят к образованию большого количества сточных вод, богатых органическими красителями, а их беспорядочный сброс нанесет серьезный вред водоемам и телу человека.В литературе сообщается о трехмерном оксиде графена, электроотрицательные свойства его кислородсодержащих групп могут адсорбировать положительные ионы в красителях и усиливать адсорбцию графена органическими красителями.Графен как высокоэффективный носитель в сочетании с фотокатализатором TiO2 может улучшить фотокаталитические характеристики и эффективно разлагать органические вещества в воде.
Во-вторых, органические растворители, такие как нефть, также являются важным источником загрязнения воды и почвы.Графен сам по себе обладает сильной липофильностью в сочетании с его высокой адсорбционной способностью и высокой эффективностью адсорбции, что способствует адсорбции органических растворителей, таких как масло, в сточных водах.Графеновый аэрогель, графеновая губка и т. д. могут увеличить адсорбционную способность и скорость адсорбции, а также могут использоваться для экстренной очистки воды от загрязнения, вызванного утечкой сырой нефти.
Наконец, антибиотики представляют собой потенциальную экологическую опасность, которая не только нарушит баланс микробных популяций в природной среде, но и легко приведет к лекарственной устойчивости в организме человека.В настоящее время для борьбы с антибиотиками в основном используются метод адсорбции, биологический метод и метод усовершенствованного окисления.Среди них как биологический метод, так и метод усовершенствованного окисления имеют определенные недостатки в применении, а побочные эффекты метода адсорбции относительно невелики.Модифицируя графен, можно улучшить скорость адсорбции и адсорбционную способность графена к антибиотикам, и она будет усиливаться с повышением температуры, но более высокая концентрация ионов повлияет на улучшение его адсорбционной способности [4].Поэтому необходимо выбирать соответствующую температуру и концентрацию при адсорбции антибиотиков.
в.Применение графена в технике опреснения морской воды.При решении проблемы нехватки воды по качеству воды увеличение прироста водных ресурсов также является важным средством решения проблемы нехватки водных ресурсов.Благодаря превосходным барьерным свойствам графена его использование может эффективно повысить устойчивость к ионам солей в морской воде.барьер, чтобы достичь цели опреснения морской воды.Эксперименты показали, что пленки оксида графена могут выполнять эту функцию.Благодаря эффективному контролю расстояния между слоями графеновой мембраны можно добиться точного отсеивания чистой воды и ионов соли, а также повысить эффективность опреснения морской воды.Кроме того, мембрана для опреснения графена долговечна и недорога.Кроме того, исследования и разработки независимых солнечных преобразователей могут значительно улучшить функцию опреснения морской воды, и эта технология, скорее всего, получит промышленное применение в ближайшем будущем.Кроме того, помимо опреснения морской воды, графеновые материалы также используются для очистки питьевой воды, сокращения замены фильтрующих элементов водоочистного оборудования и экономии затрат на очистку воды.
Применение графена в технике контроля загрязнения воздуха
Научное и эффективное лечение загрязнения воздуха требует соответствующих технологических инноваций, а также исследований и разработок новых материалов.Благодаря своим уникальным преимуществам графеновые материалы также играют важную роль в области очистки воздуха.
а.Графен, как специальный активированный углеродный материал, имеет большую площадь поверхности и отличные адсорбционные характеристики и является предпочтительным материалом для контроля загрязнения воздуха.Загрязнение воздуха в основном вызвано пылью и вредными газами.Отличные адсорбционные свойства графена позволяют ему поглощать пыль в воздухе и снижать концентрацию твердых частиц в воздухе.При этом можно удалить различные вредные газы, представленные формальдегидом.Графеновая маска, разработанная с использованием антибактериальных свойств графена, может защитить дыхательную систему.Модифицированный графен также может трансформировать вредные газы и улучшать атмосферную среду.
б.Графен имеет большой потенциал применения для обнаружения и очистки воздуха.Поскольку графен имеет сверхширокую спектральную полосу пропускания, его фотодетектор имеет широкий спектральный диапазон обнаружения, который может обнаруживать пик сильного резонансного поглощения молекул газа в средней инфракрасной области, преобразовывать следовые концентрации газа в электрические сигналы и обнаруживать состояние загрязнения.Композиционные материалы из диоксида титана, легированные графеном, могут разлагать загрязняющие вещества под воздействием ультрафиолетового излучения, поэтому их можно использовать для контроля загрязнения воздуха.