多环芳烃的石墨烯吸附
《2024年石墨烯基复合材料的制备及其对染料的吸附性能研究》范文
《石墨烯基复合材料的制备及其对染料的吸附性能研究》篇一摘要：本文旨在研究石墨烯基复合材料的制备方法，并探讨其对染料的吸附性能。
通过实验，我们成功制备了不同配比的石墨烯基复合材料，并对其吸附染料的性能进行了深入分析。
结果表明，所制备的石墨烯基复合材料具有较高的吸附效率和稳定性，在废水处理中具有潜在的应用价值。
一、引言随着工业的快速发展，染料废水已成为重要的环境问题之一。
染料废水中含有大量的有机物和重金属离子，对环境和生物体造成严重危害。
因此，开发高效、环保的染料废水处理方法具有重要意义。
石墨烯基复合材料因其具有优异的物理和化学性质，在废水处理领域展现出良好的应用前景。
本文旨在研究石墨烯基复合材料的制备方法及其对染料的吸附性能，为实际应用提供理论依据。
二、石墨烯基复合材料的制备1. 材料与设备本实验所使用的原料包括石墨烯、金属氧化物等。
实验设备包括搅拌器、烘箱、研磨机等。
2. 制备方法采用溶胶凝胶法与高温煅烧法相结合的方式，将石墨烯与金属氧化物按一定比例混合、研磨、烘干、煅烧，制备得到石墨烯基复合材料。
三、染料吸附性能实验1. 实验方法选用常见染料（如罗丹明B、甲基橙等）作为实验对象，将石墨烯基复合材料与染料溶液混合，观察吸附过程，测定吸附前后的染料浓度变化。
2. 实验结果与分析（1）吸附动力学研究：通过实验发现，石墨烯基复合材料对染料的吸附过程符合准二级动力学模型，表明吸附过程主要受化学作用控制。
（2）吸附等温线研究：通过改变溶液温度和染料初始浓度，发现石墨烯基复合材料对染料的吸附量随温度和浓度的增加而增加。
（3）影响因素分析：石墨烯基复合材料的比表面积、孔隙结构、表面官能团等对其吸附性能具有重要影响。
适当增加石墨烯的含量或优化孔隙结构可提高吸附性能。
四、结果与讨论1. 制备得到的石墨烯基复合材料具有较高的比表面积和丰富的孔隙结构，为染料分子提供了更多的吸附位点。
2. 石墨烯基复合材料对染料的吸附性能良好，且具有良好的再生性能和稳定性。
NO2、CH4、H2S在石墨烯表面吸附的第一性原理计算研究章洁琦林秀玲
NO2、CH4、H2S在石墨烯表面吸附的第一性原理计算研究章洁琦林秀玲*发布时间：2021-08-27T00:18:39.188Z 来源：《中国科技人才》2021年第13期作者：章洁琦林秀玲* [导读] 石墨烯材料本身具有较大的比表面积、较高的载流子迁移速度和良好的导电特点,能够吸附多种环境污染物。
安徽理工大学材料科学与工程学院淮南 232001摘要：石墨烯材料本身具有较大的比表面积、较高的载流子迁移速度和良好的导电特点,能够吸附多种环境污染物。
第一性原理方法是用于研究低维材料性能，可以节省实验成本，提高研究效率。
本文综述了近年来计算石墨烯材料在吸附NO2、CH4、H2S方面的研究进展，并试图从第一性原理的角度预测石墨烯在吸附环境中的应用研究方向。
关键词：石墨烯;吸附;第一性原理1.引言NO2是一种有毒气体，在空气中的浓度超过百万分之一时，会对人体组织和肺部造成不可逆转的损害[1]。
甲烷(CH4)气体无色无味[2]，若环境中的CH4达到一定值，就会引起昏迷，严重时可致人死亡。
硫化氢(H2S)是一种无色、有臭味的剧毒气体[3]。
它是天然气加工处理、炼油、沼气发酵等工业生产过程的产物[4,5]。
H2S浓度增加，会对神经系统造成损害。
且H2S氧化形成的SO2会导致酸雨的形成，对自然环境和基础设施[6]造成破坏。
同时，在工业生产过程中，H2S会腐蚀设备，降低设备的使用寿命，造成经济损失。
近年来采用的净化气体的方法主要有吸附法、生物法和催化法。
其中吸附法[7]纯化效率高、成本低廉，所以应用广泛。
活性炭作为吸附剂已广泛应用于处理工业排放污染物。
石墨烯[8]是一种二维材料，它是对碳原子进行了处理得到的六角形蜂窝状的晶格平面，它的电、光、热学性能优异，且这些性能可以通过掺杂和改性来调节。
而石墨烯较高的载流子迁移速度和良好的导电性能使它容易与外界气体分子进行电荷交换，因此石墨烯吸附气体分子是可能的[9]。
本文综述了近年来石墨烯材料在气体分子及空气污染物的第一性原理模拟吸附中的研究进展。
多环芳烃的处理方法探究
多环芳烃的处理方法探究多环芳烃（PAHs）是一类含有两个以上芳环结构的有机化合物，其在自然界中广泛存在。
然而，由于其在生活污水、工业废水、大气排放以及固体废弃物中的不当释放和积累，多环芳烃污染已成为全球环境面临的严峻问题。
因此，为了保护环境和人类健康，有必要深入探究多环芳烃的处理方法。
一、物理方法1.吸附技术：包括活性炭吸附、有机膜吸附、吸附树脂等。
这些材料能有效地吸附多环芳烃分子，并将其从水或空气中去除。
吸附后的材料可以通过热解、溶解或其他方式进行再生和处理。
2.分离技术：采用分离技术可以将多环芳烃与其他物质分离，比如采用蒸馏、萃取、摄谱等方法。
二、化学方法1.氧化降解：通过氧化剂如臭氧、高价铁离子等，氧化降解多环芳烃。
这种方法可以在水和土壤中有效地降解多环芳烃，并转化为无毒的产物。
2.光催化降解：通过紫外光和半导体催化剂，促进多环芳烃的光催化降解。
这种方法可以在自然光的照射下进行，无需额外投入能量，具有较好的应用前景。
3.高温热解：通过高温（600-900℃）和缺氧气氛，将多环芳烃分解为较简单的无机化合物。
这是一种有效的处理方法，可以在焚烧设施中进行。
4.生物降解：利用微生物的代谢活性降解多环芳烃。
这种方法可以通过采用不同的细菌、真菌或微生物群来实现。
三、生物修复方法1.鉴定和筛选高效降解菌株：通过从污染土壤或水体中分离出具有高降解能力的微生物菌株，进一步进行鉴定和筛选，得到高效降解菌株。
2.引进外源微生物：根据降解菌株的鉴定结果，在污染区域引入具有高降解能力的外源微生物。
通过优化环境条件和微生物数量，促进降解菌株的生长和微生物降解活性，从而实现多环芳烃的生物修复。
综上所述，处理多环芳烃污染的方法很多，包括物理方法、化学方法和生物修复方法。
在实际应用中，需要根据具体污染情况和环境要求来选择适合的处理方法。
同时，还需要加强多环芳烃的监测和风险评估工作，以制定合理的处理方案并避免二次污染的发生。
多环芳烃修复方法
多环芳烃修复方法多环芳烃（PAHs）是一类由两个或更多的苯环组成的有机化合物。
由于其广泛存在于环境中，并且具有较高的毒性和持久性，多环芳烃污染成为环境保护的重要问题。
因此，多环芳烃修复方法的研究变得尤为重要。
在多环芳烃修复方法中，常用的方法包括物理修复、化学修复和生物修复等。
物理修复是通过物理手段将多环芳烃从土壤或水体中分离出来。
常见的物理修复方法包括热解、吸附和蒸馏等。
热解是将多环芳烃暴露在高温条件下，通过升高温度使其挥发或分解。
吸附是利用吸附剂吸附多环芳烃，将其从土壤或水体中吸附出来。
蒸馏是通过升高温度使多环芳烃蒸发，然后通过冷凝使其凝结成液体。
这些物理修复方法具有操作简单、效果明显的优点，但仅适用于多环芳烃浓度较高的情况。
化学修复是通过化学反应将多环芳烃转化为无毒或低毒的物质。
常见的化学修复方法包括氧化还原、酸碱中和和络合等。
氧化还原是利用氧化剂或还原剂将多环芳烃氧化或还原为无毒或低毒的物质。
酸碱中和是通过加入酸碱溶液将多环芳烃与其反应生成无毒的物质。
络合是将多环芳烃与络合剂反应生成可溶性络合物，然后通过物理手段将其分离出来。
化学修复方法可以在多环芳烃浓度较低的情况下起到较好的修复效果，但操作复杂度较高。
生物修复是利用微生物降解多环芳烃。
常见的生物修复方法包括原位生物修复和生物堆肥等。
原位生物修复是将适宜的微生物引入到多环芳烃污染区域，通过微生物的代谢作用将多环芳烃降解为无毒或低毒的物质。
生物堆肥是将多环芳烃污染土壤与适宜的有机物混合，利用微生物的堆肥作用将多环芳烃降解为有机肥料。
生物修复方法具有操作简单、成本较低的优点，但对环境条件和微生物种类有一定要求。
除了上述常见的修复方法，还有一些新兴的修复方法在研究中，如电化学修复和植物修复等。
电化学修复利用电流的作用将多环芳烃分解为无毒或低毒的物质。
植物修复是利用植物的吸收、转运和降解作用将多环芳烃从土壤或水体中吸收并降解为无毒或低毒的物质。
这些新兴的修复方法在实际应用中还存在一些技术难题，需要进一步研究和改进。
石墨烯在环境污染治理中的应用研究
石墨烯在环境污染治理中的应用研究概述环境污染一直是人类面临的严峻问题，不仅影响人类的健康和生命质量，也对自然环境造成破坏。
为了解决这个问题，科学家们长期以来一直在探索新的环境治理技术。
石墨烯，一种由碳原子组成的二维材料，由于其独特的物理、化学特性，被视为一种具有巨大应用潜力的材料。
近年来，石墨烯在环境领域被广泛研究和应用，本文将探讨石墨烯在环境污染治理中的应用。
一、石墨烯在水污染治理中的应用1、去除重金属离子重金属离子是水污染的主要成分之一，对人类健康和环境造成很大威胁。
石墨烯由于其高比表面积和优异电子传输性能，被用来制备去除重金属离子的吸附材料。
研究表明，石墨烯的吸附能力比传统的吸附材料如活性炭、纳米氧化铁等强，因此在去除重金属离子方面具有良好的应用前景。
2、去除有机污染物有机污染物是水体中的另一个重要成分，对人类健康和生态环境造成影响。
石墨烯基材料由于其独特的表面化学功能和高比表面积，成为去除有机污染物的良好吸附材料。
而石墨烯复合材料的制备，可以进一步提高其吸附性能，加快污染物的去除速度。
3、杀灭水中微生物水中微生物在一些情况下也可能造成污染和风险。
石墨烯的高导电性和良好活性，可被用来制备高效的电催化杀菌器，实现对水中微生物的杀灭。
二、石墨烯在大气污染治理中的应用1、VOCs捕集和催化氧化挥发性有机物是造成环境污染的重要成分之一，石墨烯具有高比表面积和可调控的电化学性质，被用来制备VOCs捕集和催化氧化材料。
研究表明，石墨烯复合材料在捕集和催化处理VOCs 方面，具有比传统吸附剂更强的性能。
2、NOx捕集和还原氮氧化物是大气污染的另一个重要成分。
石墨烯复合材料也可用来捕集和还原NOx。
由于石墨烯的优异导电性和活性，这种材料可比传统吸附剂更高效地减少大气中NOx的浓度。
三、石墨烯在土壤污染治理中的应用1、油品吸附油品是土壤污染的主要成分之一，石墨烯复合材料的高比表面积和吸附能力，使其成为一种有效的油污吸附材料。
VOC废气治理工程中石墨烯复合纳米材料的应用实验
高效吸附
石墨烯复合纳米材料对VOC废气 的吸附效率高，可大幅降低废气
浓度。
催化转化彻底
通过催化转化原理，可将VOC废 气转化为无害物质，实现废气的
根治。
节能环保
石墨烯复合纳米材料在VOC废气 治理过程中能耗低，且无二次污
染产生。
应用范围广
石墨烯复合纳米材料可适用于多 种类型的VOC废气治理，具有广
泛的应用前景。
交通运输
汽车尾气、船舶尾气 等交通运输工具排放 的废气中含有一定量
的VOC成分。
生活污染
家居装修、餐饮油烟 等生活源也是VOC废 气的重要来源之一。
危害
VOC废气对环境和人 体健康造成严重危害 ，如破坏臭氧层、引 起光化学烟雾、影响 植物生长等，还会引 起头痛、恶心等症状 ，影响人体健康。
VOC废气治理的必要性
VOC废气成分对吸附性能的影响
实验结果显示，石墨烯复合纳米材料对不同成分的VOC废气表现出较好的吸附性 能，其中对芳香烃和酯类的吸附效果尤为显著。这可能与这些化合物在石墨烯复 合纳米材料表面的扩散和吸附机制有关。
与现有技术的比较和优势分析
与活性炭吸附技术比较
与生物处理技术比较
优势分析
石墨烯复合纳米材料与活性炭相比具 有更高的比表面积和孔容，从而提供 了更大的吸附容量。此外，石墨烯复 合纳米材料的吸附速率较快，能够在 较短的时间内达到吸附平衡。
吸收法
利用吸收剂吸收VOC废气中的有害成分，然后进行分离。局限性在于吸收剂的再生和循 环利用较困难，且对于低浓度的VOC废气处理效果不佳。
催化燃烧法
通过催化剂的作用，将VOC废气中的有害成分转化为无害的物质。局限性在于催化剂易 失活，需要定期更换或再生，且对于低浓度的VOC废气处理效果不佳。
石墨烯气凝胶在重金属吸附中的应用
石墨烯气凝胶在重金属吸附中的应用一、石墨烯气凝胶概述石墨烯气凝胶是一种新型的多孔材料，由石墨烯片层构成，具有轻质、高比表面积和优异的机械性能。
这种材料因其独特的结构和性质，在多个领域展现出巨大的应用潜力，特别是在重金属吸附领域，石墨烯气凝胶显示出了卓越的性能。
1.1 石墨烯气凝胶的制备石墨烯气凝胶的制备方法多样，包括化学气相沉积、溶胶-凝胶法、冷冻干燥法等。
这些方法各有优势，但共同的目标是形成具有高孔隙率和大比表面积的三维多孔结构，以增强其吸附能力。
1.2 石墨烯气凝胶的物理化学特性石墨烯气凝胶的物理化学特性是其吸附性能的关键。
这些特性包括高比表面积、多孔结构、良好的化学稳定性和可调节的表面化学性质。
这些特性使得石墨烯气凝胶能够有效地吸附水中的重金属离子。
二、石墨烯气凝胶在重金属吸附中的应用石墨烯气凝胶在重金属吸附领域的应用主要得益于其出色的吸附能力。
以下是石墨烯气凝胶在重金属吸附中的几个关键应用场景。
2.1 水处理中的重金属吸附水体污染是全球性的环境问题，其中重金属污染尤为严重。
石墨烯气凝胶因其高吸附容量和快速吸附速率，在水处理中显示出了巨大的应用潜力。
它可以有效地从水体中吸附铅、汞、镉等重金属离子。
2.2 工业废水处理工业生产过程中产生的废水含有多种重金属离子，这些重金属离子对环境和人体健康构成严重威胁。
石墨烯气凝胶可以作为一种高效的吸附剂，用于工业废水的净化处理，减少重金属的排放。
2.3 土壤修复土壤中的重金属污染同样不容忽视。
石墨烯气凝胶可以通过物理吸附或化学吸附的方式，从土壤中移除重金属，有助于土壤的修复和再利用。
2.4 石墨烯气凝胶的改性与功能化为了进一步提高石墨烯气凝胶的吸附性能，研究人员对其进行了多种改性处理，包括表面功能化、复合其他材料等。
这些改性方法可以提高石墨烯气凝胶的选择性吸附能力，增强其稳定性和循环利用性。
三、石墨烯气凝胶在重金属吸附中的挑战与发展前景尽管石墨烯气凝胶在重金属吸附领域展现出了巨大的潜力，但仍面临一些挑战和问题。
石墨烯材料：未来净化水与空气的利器
石墨烯材料：未来净化水与空气的利器随着全球环境污染日益严重，寻找高效和可持续的解决方案变得尤为重要。
石墨烯作为一种新型材料，具有许多令人兴奋的应用潜力，尤其是在净化水和空气方面。
本文将详细介绍石墨烯材料在这两个领域的利用，并分步骤加以阐述。
一、石墨烯的概述和特性石墨烯是由一层厚度仅为原子级的碳原子组成的二维材料。
它具有许多独特的特性，包括高导电性、高强度、高柔韧性和极大的表面积等。
这些特性使得石墨烯成为一种非常理想的材料，用于解决环境污染问题。
二、石墨烯在净化水方面的应用1. 去除重金属离子石墨烯具有极高的比表面积，可以吸附大量重金属离子，如铅、汞和镉等。
通过将石墨烯材料置于水中，其中的碳原子可以与重金属离子发生化学反应，从而将其从水中去除。
2. 分离有机物由于其高度的导电性，石墨烯可以作为一种有效的分离材料。
通过利用石墨烯的滤膜，可以将水中的有机物分离出来，包括有害的化学物质和微生物。
3. 杀灭细菌和病毒石墨烯还具有杀菌和抗菌的能力。
利用石墨烯纳米粒子的抗菌特性，可以有效地杀灭水中的细菌和病毒，从而净化水源。
三、石墨烯在净化空气方面的应用1. 捕获有害气体石墨烯可以作为一种高效的捕获材料，可以去除空气中的有害气体，如二氧化硫和氮氧化物等。
石墨烯的高表面积和高吸附能力使得其成为一种理想的空气净化剂。
2. 甲醛净化甲醛是一种常见的室内有害气体，会对人体的健康造成严重影响。
石墨烯薄膜由于其高度的选择透气性，可以有效地吸附和分解甲醛分子，从而改善室内空气质量。
3. 纳米粒子的过滤石墨烯滤膜可以有效地过滤纳米粒子，包括颗粒物和细菌。
由于石墨烯材料的极高强度和导电性，滤膜可以持久地过滤空气中的微小颗粒，并保持较高的净化效率。
四、使用石墨烯净化水和空气的步骤1. 准备石墨烯材料将石墨烯材料制备成适当的形式，如纳米粒子或薄膜。
2. 放置石墨烯材料将石墨烯材料放置于水源或空气净化设备中。
3. 等待反应让石墨烯材料与水或空气中的有害物质发生化学反应。