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石墨烯与水处理

水处理是指使水更适合其应用的一组主要工业过程的统称,这些过程可以是饮用水、医疗用途、工业用途等。水处理过程的目的是去除或减少现有的水污染物,使其达到适合使用的水平。具体的过程是根据预期用途量身定做的——例如,废水处理(从浴缸、洗碗机等)将需要不同于废水处理(从厕所)的措施。

石墨烯与水处理

水处理的主要类型

所有的水处理都涉及固体(通常通过过滤和沉淀)、细菌、藻类和无机化合物的去除。使用过的水可以转化为环境可接受的水,甚至通过各种处理的饮用水。

水处理大致分为工业处理和生活/市政处理。工业用水处理包括锅炉水处理(去除或化学改性对锅炉有害物质)、冷却水处理(减少对工业冷却塔的损害)和废水处理(工业使用和污水)。废水处理是去除废水或污水中的大部分污染物的过程,产生的液体可以处理到自然环境和污泥(半固体废物)。

废水治疗通常包括三个层次:初级(机械)水平,大约50 – 60%的固体的筛查和沉降从未经处理的污水,第二个(生物)治疗水平中溶解有机物逃脱主要治疗是通过微生物消耗它作为食物转换成二氧化碳、水和能源。三次处理去除任何残留的杂质,产生几乎饮用水的污水。消毒,通常是用氯消毒,有时是排放污水前的一个额外步骤。由于氯气价格高,以及对氯气残留物对健康的影响的担忧,所以并不总是这样做。

海水淡化是一种从盐水中提取盐,生产出适合饮用或灌溉的淡水的过程。虽然该技术已经投入使用,而且在未来还有很大的发展前景,但成本仍然很高,反渗透技术消耗大量能源(脱盐核心工艺是基于反渗透膜技术)。

石墨烯是什么?

石墨烯是一种由碳原子组成的二维网格,以蜂窝晶格的形式排列。赢得了标题“奇迹”材料由于惊人的大量的难以置信的属性——这薄,单原子厚度的物质(是太薄的事实上,你需要堆栈约三百万层的1毫米厚钢板!)是最轻的,最强的,薄的,最好的热和电进行材料发现,列表并没有就此结束。石墨烯是一个不断进行研究的课题,人们认为它能够彻底改变整个行业,因为研究人员正在研究许多不同种类的石墨烯基材料,每一种材料都具有独特的质量和名称。

石墨烯与水处理

石墨烯和水处理

水是一种宝贵的资源,明智地使用和维持供水是人类面临的最重要和最关键的挑战之一。由于饮用水(以及农业和工业用水)总是迫切需要,因此不断寻求新技术来降低利用水资源的过程的成本和足迹。许多研究集中在用于不同水处理用途的石墨烯上,纳米技术还具有消除细菌和其他污染物的巨大潜力。

石墨烯与水处理

在石墨烯的众多显著特性中,它的恐水症可能是对水处理最有用的特性之一。石墨烯天然排斥水,但当其内部形成细孔时,允许快速渗透。这引发了关于使用石墨烯进行水过滤和脱盐的想法,特别是一旦制造这些微孔的技术已经实现。石墨烯薄片(带小孔穿孔)作为水过滤的一种方法被研究,因为它们能够让水分子通过,但阻止污染物和物质的通过。石墨烯的重量和尺寸小,有助于制造轻量、节能和环保的一代水过滤器和脱盐器。

人们发现,由氧化石墨烯制成的薄膜,除了水之外,对所有气体和蒸汽都是不透水的。进一步的研究发现,可以制作出一个精确的网状结构,以超高速分离尺寸非常相似的原子种类,从而实现超高效过滤。这为以快速和相对简单的方式使用海水作为饮用水资源的可能性打开了大门。

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