Du charbon actif traditionnel et de la super capacité d'adsorption du graphite expansé à l'application de matériaux à base de graphène dans le contrôle de la pollution environnementale, le carbone et le graphite ont toujours joué un rôle important dans le domaine de la protection de l'environnement.
Résumé de l'utilisation du charbon actif :
un.Effet de purification de l'eau du charbon actif : le charbon actif peut éliminer le chlore résiduel, les colloïdes, les matières organiques, les métaux lourds (tels que le mercure, l'argent, le cadmium, le chrome, le plomb, le nickel, etc.), les substances radioactives, etc.C’est le premier et le plus largement utilisé dans les purificateurs d’eau.Une large gamme de matériaux pratiques pour la purification de l'eau.Le charbon actif forme un grand nombre de pores fins de différentes formes pendant le processus d'activation, ce qui a un fort effet d'adsorption.
b.Traitement des eaux usées : l'industrie de la protection de l'environnement est utilisée pour le traitement des eaux usées, le traitement des gaz résiduaires et nocifs, ainsi que la purification des gaz.Le SO2 et le NOx émis lors du processus de combustion du charbon dans mon pays sont les principaux polluants atmosphériques, et la désulfuration et la dénitrification des matériaux à charbon actif modifiés ont un bon effet de traitement, le coût d'investissement est faible et les avantages tels qu'un recyclage facile ont a attiré l'attention des gens.
c.Adsorption domestique : l'adsorption sur charbon actif est la méthode la plus largement utilisée, la plus mature, la plus sûre et la plus fiable pour éliminer la pollution intérieure et absorbe la plupart des types de substances.En tant qu’excellent adsorbant physique et chimique, le charbon actif attire de plus en plus d’attention.Le pack de charbon actif à haute efficacité et respectueux de l'environnement peut absorber toutes les molécules de gaz intérieurs nocives telles que le formaldéhyde, l'ammoniac, le benzène, le xylène et le radon dans l'air, et éliminer rapidement les odeurs de décoration.
Le graphite expansé présente un grand potentiel d'application dans le traitement de la pollution par les hydrocarbures lors d'accidents de déversements d'hydrocarbures en mer.
Dans les années 1990, des scientifiques israéliens ont testé et confirmé que le graphite expansé ressemblant à un ver a la capacité d'absorber les produits pétroliers présents dans l'eau et peut être transformé en différentes formes.Il n’absorbe pas l’eau et, après avoir absorbé une grande quantité d’huile, il forme des blocs et flotte à la surface de l’eau., ne coule pas, facile à récupérer.
L'Université de Tsinghua a également prouvé en même temps que du graphite naturel en flocons (taille des particules 0,3 mm, teneur en carbone 99 %) était utilisé pour tremper et adsorber l'huile avec du graphite expansé avec une surface spécifique de 69,81 m2/g après intercalation électrochimique.Graphite expansé Parmi les trois matériaux, le coton et le charbon actif, le graphite expansé a la plus grande capacité d'adsorption de divers types de pétrole, parmi lesquels la capacité d'adsorption du pétrole le plus lourd atteint 79,2 g/g et la capacité d'adsorption de l'essence atteint 37,7 g/ g
En 2008, selon l'expérience de méthode de traitement de régénération expansive du graphite menée par l'Université du Hebei, il a été conclu que le graphite expansé saturé d'huile de transfert de chaleur peut être régénéré par filtration sous vide ou par combustion, et que l'efficacité d'élimination du pétrole des deux méthodes est de 68,6 %. et 98% respectivement., L'efficacité de régénération de la méthode de filtration sous vide et de la méthode de combustion en 5 adsorptions consécutives est proche de 50 %.La méthode de filtration sous vide est une méthode de régénération économique, sûre et efficace, qui peut récupérer l’huile perdue en raison d’une fuite.
Recherche sur l'application du graphène dans le traitement de l'eau
un.L'application du graphène pour traiter les éléments de métaux lourds dans les eaux usées.Les ions de métaux lourds constituent un point difficile dans le traitement et le recyclage des eaux usées.La grande surface spécifique des matériaux à base de graphène peut augmenter sa zone de contact avec l'eau et absorber les ions de métaux lourds présents dans les eaux usées.La modification et la modification du graphène peuvent améliorer l'hydrophilie, réaliser la réaction de complexation des ions de métaux lourds et améliorer l'efficacité de l'adsorption.Le pH affectera la capacité d'adsorption du graphène sur les ions métalliques, et l'augmentation de la valeur du pH améliorera les performances d'adsorption du Pb2+ et du Cd2+, ce qui est meilleur que les autres matériaux d'adsorption traditionnels.
b.L'application du graphène pour traiter la matière organique dans les eaux usées.La présence d’une trop grande quantité de matière organique dans l’eau réduira la teneur en oxygène de l’eau, entraînant une détérioration de la qualité de l’eau et une pollution de l’eau.Le graphène peut réaliser l'adsorption de matières organiques telles que des colorants organiques, des antibiotiques et de l'huile.
Tout d'abord, l'industrie textile est la source la plus importante de polluants organiques dans l'eau.Les processus de teinture et de finition produiront une grande quantité d'eaux usées riches en colorants organiques, et leur rejet aveugle causera de graves dommages aux plans d'eau et au corps humain.Oxyde de graphène tridimensionnel rapporté dans la littérature, les propriétés électronégatives de ses groupes contenant de l'oxygène peuvent adsorber les ions positifs dans les colorants et améliorer l'adsorption du graphène sur les colorants organiques.Le graphène en tant que support haute performance combiné au photocatalyseur TiO2 peut améliorer les performances photocatalytiques et dégrader efficacement la matière organique dans l'eau.
Deuxièmement, les solvants organiques tels que le pétrole sont également une source importante de pollution de l’eau et des sols.Le graphène lui-même a une forte lipophilie, associée à sa capacité d'adsorption élevée et à son efficacité d'adsorption élevée, il est propice à l'adsorption de solvants organiques tels que l'huile dans les eaux usées.L'aérogel de graphène, l'éponge de graphène, etc. peuvent augmenter la capacité d'adsorption et augmenter la vitesse d'adsorption, et peuvent être utilisés pour le traitement d'urgence de la pollution de l'eau causée par les fuites de pétrole brut.
Enfin, les antibiotiques constituent un danger potentiel pour l’environnement, qui non seulement brisera l’équilibre des populations microbiennes dans l’environnement naturel, mais conduira également facilement à une résistance aux médicaments dans le corps humain.À l'heure actuelle, la méthode d'adsorption, la méthode biologique et la méthode d'oxydation avancée sont principalement utilisées pour traiter les antibiotiques.Parmi eux, la méthode biologique et la méthode d'oxydation avancée présentent certains défauts d'application et les effets secondaires de la méthode d'adsorption sont relativement faibles.En modifiant le graphène, la vitesse d'adsorption et la capacité d'adsorption du graphène en antibiotiques peuvent être améliorées, et elles seront améliorées avec l'augmentation de la température, mais la concentration en ions plus élevée affectera l'amélioration de sa capacité d'adsorption [4].Par conséquent, il est nécessaire de choisir la température et la concentration appropriées lors de l’adsorption des antibiotiques.
c.L'application du graphène dans l'ingénierie du dessalement de l'eau de mer.Tout en faisant face à la pénurie d'eau liée à la qualité de l'eau, l'augmentation de l'augmentation des ressources en eau est également un moyen important de résoudre la pénurie de ressources en eau.Basée sur les excellentes propriétés barrières du graphène, son utilisation peut améliorer efficacement la résistance aux ions sel dans l’eau de mer.barrière, afin d'atteindre l'objectif du dessalement de l'eau de mer.Des expériences ont montré que les films d'oxyde de graphène peuvent remplir cette fonction.Grâce au contrôle efficace de l'espacement des couches de membrane de graphène, le filtrage précis de l'eau pure et des ions sel peut être obtenu et l'efficacité du dessalement de l'eau de mer peut être améliorée.De plus, la membrane de dessalement au graphène est durable et peu coûteuse.En outre, la recherche et le développement de convertisseurs solaires indépendants peuvent grandement améliorer la fonction de dessalement de l'eau de mer, et cette technologie est très susceptible d'avoir une application industrielle dans un avenir proche.De plus, en plus du dessalement de l'eau de mer, les matériaux à base de graphène sont également utilisés pour purifier l'eau potable, réduire le remplacement des éléments filtrants pour les équipements de purification de l'eau et réduire les coûts de purification de l'eau.
Application du graphène à l'ingénierie de contrôle de la pollution atmosphérique
Le traitement scientifique et efficace de la pollution atmosphérique nécessite une innovation technologique associée ainsi qu'une recherche et un développement de nouveaux matériaux.En raison de leurs avantages uniques, les matériaux graphène jouent également un rôle important dans le domaine du traitement de l’air.
un.Le graphène, en tant que matériau de charbon actif spécial, présente une grande surface et d'excellentes performances d'adsorption, et constitue le matériau de choix pour le contrôle de la pollution de l'air.La pollution de l’air est principalement causée par la poussière et les gaz nocifs.Les excellentes propriétés d'adsorption du graphène lui permettent d'absorber la poussière présente dans l'air et de réduire la concentration de particules dans l'air.Dans le même temps, divers gaz nocifs représentés par le formaldéhyde peuvent être éliminés.Le masque en graphène développé en utilisant les propriétés antibactériennes du graphène peut protéger le système respiratoire.Le graphène modifié peut également transformer les gaz nocifs et améliorer l'environnement atmosphérique.
b.Le graphène présente un grand potentiel d’application dans la détection et le traitement de la pollution atmosphérique.Étant donné que le graphène a une bande passante spectrale ultra-large, son photodétecteur a une large plage de détection spectrale, qui peut détecter le fort pic d'absorption par résonance des molécules de gaz dans la région infrarouge moyen, convertir les concentrations de gaz traces en signaux électriques et détecter les conditions de pollution.Les matériaux composites de dioxyde de titane dopés au graphène peuvent décomposer les polluants sous irradiation par la lumière ultraviolette, de sorte qu'ils peuvent être utilisés pour le contrôle de la pollution atmosphérique.