Desde el carbón activado tradicional y la capacidad de superadsorción del grafito expandido hasta la aplicación de materiales a base de grafeno en el control de la contaminación ambiental, el carbono y el grafito siempre han jugado un papel importante en el campo de la protección ambiental.
Resumen del uso del carbón activado:
a.Efecto de purificación del agua del carbón activado: el carbón activado puede eliminar cloro residual, coloides, materia orgánica, metales pesados ​​(como mercurio, plata, cadmio, cromo, plomo, níquel, etc.), sustancias radiactivas, etc. en el agua.Es el primero y el más utilizado en purificadores de agua.Una amplia gama de materiales prácticos para la purificación del agua.El carbón activado forma una gran cantidad de poros finos de diversas formas durante el proceso de activación, lo que tiene un fuerte efecto de adsorción.
b.Tratamiento de aguas residuales: la industria de protección del medio ambiente se utiliza para el tratamiento de aguas residuales, el tratamiento de gases residuales y nocivos y la purificación de gases.El SO2 y NOx emitidos durante el proceso de combustión del carbón en mi país son los principales contaminantes del aire, y la desulfurización y desnitrificación de materiales de carbón activado modificado. El efecto del tratamiento es bueno, el costo de operación de inversión es bajo y las ventajas como el fácil reciclaje tienen atrajo la atención de la gente.
C.Adsorción doméstica: La adsorción con carbón activado es el método más utilizado, más maduro, más seguro y más confiable para eliminar la contaminación interior y absorbe la mayoría de los tipos de sustancias.Como excelente adsorbente físico y químico, el carbón activado ha atraído cada vez más atención.El paquete de carbón activado de alta eficiencia y respetuoso con el medio ambiente puede absorber todas las moléculas dañinas de gas interior, como formaldehído, amoníaco, benceno, xileno y radón en el aire, y eliminar rápidamente los olores decorativos.

El grafito expandido tiene un gran potencial de aplicación en el tratamiento de la contaminación por petróleo en accidentes de derrames de petróleo en el mar.
En la década de 1990, los científicos israelíes lo probaron y confirmaron: el grafito expandido en forma de gusano tiene la capacidad de absorber productos derivados del petróleo del agua y puede adoptar diversas formas.No absorbe agua y, después de absorber una gran cantidad de aceite, forma bloques y flota en la superficie del agua., no se hunde, fácil de recoger.
La Universidad de Tsinghua también demostró al mismo tiempo que se utilizaba grafito en escamas natural (tamaño de partícula de 0,3 mm, contenido de carbono del 99 %) para remojar y adsorber aceite con grafito expandido con una superficie específica de 69,81 m2/g después de la intercalación electroquímica.Grafito expandido Entre los tres materiales, algodón y carbón activado, el grafito expandido tiene la mayor capacidad de adsorción de varios tipos de petróleo, entre los cuales la capacidad de adsorción del petróleo más pesado alcanza los 79,2 g/g y la capacidad de adsorción de la gasolina alcanza los 37,7 g/g. gramo
En 2008, según el experimento del método de tratamiento de regeneración expansiva de grafito realizado por la Universidad de Hebei, se concluyó que el grafito expandido saturado con aceite de transferencia de calor se puede regenerar mediante filtración al vacío o combustión, y la eficiencia de eliminación de los dos métodos para el aceite es del 68,6%. y 98% respectivamente., La eficiencia de regeneración del método de filtración al vacío y del método de combustión en 5 adsorciones consecutivas es cercana al 50%.El método de filtración al vacío es un método de regeneración económico, seguro y eficaz que puede recuperar el aceite perdido debido a fugas.
Investigación sobre la aplicación del grafeno en el tratamiento de aguas
a.La aplicación de grafeno para tratar elementos metálicos pesados ​​en aguas residuales.Los iones de metales pesados ​​son un punto difícil en el tratamiento y reciclaje de aguas residuales.La gran superficie específica de los materiales de grafeno puede aumentar su área de contacto con el agua y absorber iones de metales pesados ​​en las aguas residuales.La modificación y modificación del grafeno puede mejorar la hidrofilicidad, realizar la reacción de complejación de iones de metales pesados ​​y mejorar la eficiencia de adsorción.El pH afectará la capacidad de adsorción del grafeno a iones metálicos, y el aumento del valor del pH mejorará el rendimiento de adsorción de Pb2+ y Cd2+, que es mejor que otros materiales de adsorción tradicionales.
b.La aplicación del grafeno para el tratamiento de materia orgánica en aguas residuales.La presencia de demasiada materia orgánica en el agua reducirá el contenido de oxígeno del agua, lo que provocará el deterioro de la calidad del agua y la contaminación del agua.El grafeno puede realizar la adsorción de materia orgánica como tintes orgánicos, antibióticos y aceite.
En primer lugar, la industria textil es la fuente más importante de contaminantes orgánicos en el agua.Los procesos de teñido y acabado producirán una gran cantidad de aguas residuales ricas en colorantes orgánicos, y su vertido indiscriminado provocará graves daños a los cuerpos de agua y al cuerpo humano.Un óxido de grafeno tridimensional reportado en la literatura, las propiedades electronegativas de sus grupos que contienen oxígeno pueden adsorber iones positivos en tintes y mejorar la adsorción de grafeno a tintes orgánicos.El grafeno como portador de alto rendimiento combinado con fotocatalizador de TiO2 puede mejorar el rendimiento fotocatalítico y degradar eficientemente la materia orgánica en el agua.
En segundo lugar, los disolventes orgánicos como el petróleo también son una fuente importante de contaminación del agua y del suelo.El grafeno en sí tiene una fuerte lipofilicidad, junto con su alta capacidad de adsorción y su alta eficiencia de adsorción, favorece la adsorción de solventes orgánicos como el aceite en aguas residuales.El aerogel de grafeno, la esponja de grafeno, etc. pueden aumentar la capacidad de adsorción y aumentar la velocidad de adsorción, y pueden usarse para el tratamiento de emergencia de la contaminación del agua causada por fugas de petróleo crudo.
Finalmente, los antibióticos son un peligro ambiental potencial, que no sólo romperá el equilibrio de las poblaciones microbianas en el ambiente natural, sino que también conducirá fácilmente a la resistencia a los medicamentos en el cuerpo humano.En la actualidad, el método de adsorción, el método biológico y el método de oxidación avanzada se utilizan principalmente para tratar antibióticos.Entre ellos, tanto el método biológico como el método de oxidación avanzada tienen ciertos defectos de aplicación y los efectos secundarios del método de adsorción son relativamente pequeños.Al modificar el grafeno, se puede mejorar la velocidad de adsorción y la capacidad de adsorción del grafeno a antibióticos, y se mejorará con el aumento de la temperatura, pero la mayor concentración de iones afectará la mejora de su capacidad de adsorción [4].Por tanto, es necesario elegir la temperatura y concentración adecuadas al adsorber antibióticos.
C.La aplicación del grafeno en la ingeniería de desalación de agua de mar.Al abordar la escasez de agua relacionada con la calidad del agua, aumentar el incremento de los recursos hídricos también es un medio importante para resolver la escasez de recursos hídricos.Basándose en las excelentes propiedades de barrera del grafeno, su uso puede mejorar eficazmente la resistencia a los iones salinos en el agua de mar.barrera, para lograr el propósito de la desalinización del agua de mar.Los experimentos han demostrado que las películas de óxido de grafeno pueden lograr esta función.Mediante el control eficaz del espaciado de las capas de la membrana de grafeno, se puede lograr una detección precisa de agua pura y iones de sal, y se puede mejorar la eficiencia de la desalinización del agua de mar.Además, la membrana de desalinización de grafeno es duradera y de bajo costo.Además, la investigación y el desarrollo de convertidores solares independientes pueden mejorar en gran medida la función de desalinización del agua de mar, y es muy probable que esta tecnología alcance una aplicación industrial en un futuro próximo.Además, además de la desalinización de agua de mar, los materiales de grafeno también se utilizan para purificar el agua potable, reducir el reemplazo de elementos filtrantes para equipos de purificación de agua y ahorrar costos de purificación de agua.
Aplicación del grafeno en la ingeniería de control de la contaminación del aire.
El tratamiento científico y eficaz de la contaminación del aire requiere innovación tecnológica relacionada e investigación y desarrollo de nuevos materiales.Debido a sus ventajas únicas, los materiales de grafeno también desempeñan un papel importante en el campo del tratamiento del aire.
a.El grafeno, como material especial de carbón activado, tiene una gran superficie y un excelente rendimiento de adsorción, y es el material elegido para el control de la contaminación del aire.La contaminación del aire es causada principalmente por polvo y gases nocivos.Las excelentes propiedades de adsorción del grafeno le permiten absorber el polvo en el aire y reducir la concentración de partículas en el aire.Al mismo tiempo, se pueden eliminar varios gases nocivos, representados por el formaldehído.La máscara de grafeno desarrollada utilizando las propiedades antibacterianas del grafeno puede proteger el sistema respiratorio.El grafeno modificado también puede transformar gases nocivos y mejorar el entorno atmosférico.
b.El grafeno tiene un gran potencial de aplicación en la detección y tratamiento de la contaminación del aire.Debido a que el grafeno tiene un ancho de banda espectral ultra amplio, su fotodetector tiene un amplio rango de detección espectral, que puede detectar el fuerte pico de absorción de resonancia de las moléculas de gas en la región del infrarrojo medio, convertir concentraciones de gases traza en señales eléctricas y detectar condiciones de contaminación.Los materiales compuestos de dióxido de titanio dopados con grafeno pueden descomponer los contaminantes bajo irradiación con luz ultravioleta, por lo que pueden usarse para el control de la contaminación del aire.