石墨烯基于比表面積大、強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、可修飾性強(qiáng)以及導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，石墨烯不僅可很好的吸附水中的有機(jī)溶劑、重金屬等污染物，還可作為催化劑載體，催化水中污染物的降解，因而作為污水處理材料被人們廣泛研究。 石墨烯材料可以用來吸附水中有機(jī)污染物，例如有機(jī)染料、烴類、原油、農(nóng)藥和一些有機(jī)物質(zhì)。 石墨烯材料在水處理領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì)： 在水處理中，石墨烯類碳材料除了利用其過濾的作用外，還有一個(gè)重要的作用，就是吸附。作為水處理吸附劑，可吸附三類污染物:有機(jī)物，金屬離子與無機(jī)陰離子。 石墨烯巨大的比表面積使它成為吸附劑。常見的石墨烯類碳材料除包括石墨烯和上述的氧化石墨烯外，還有還原氧化石墨烯。后兩者的制備，常用石墨經(jīng)氧化還原反應(yīng)制得。 氧化石墨烯擁有大量的羥基、羧基、環(huán)氧基等含氧基團(tuán)，是一種親水性物質(zhì)，與許多溶劑有著較好的相容性，通過靜電作用、氫鍵或π-π鍵與污染物結(jié)合，進(jìn)而去除染料廢水中有機(jī)污染物。例如，在去除亞甲基藍(lán)（MB）過程中，主要是通過靜電作用和π-π鍵起作用。其中靜電作用是因?yàn)閬喖谆{(lán)表面帶正電，GO表面帶負(fù)電。 氧化石墨烯去除金屬離子是由于氧化石墨烯表面的環(huán)氧基、羧基、羥基等含氧基團(tuán)能與金屬離子，尤其是多價(jià)的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。 殼聚糖被認(rèn)為是去除廢水中重金屬污染物有前景的吸附劑之一，但其機(jī)械強(qiáng)度和物理穩(wěn)定性欠佳，人們研究了增強(qiáng)殼聚糖的性能及吸附能力的方法。氧化石墨烯與殼聚糖等吸附劑結(jié)合，形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有巨大的比表面積，可增強(qiáng)吸附性能，是新型石墨烯材料的研究方向。 例如：氧化石墨烯與殼聚糖、Fe3O4等磁性材料等結(jié)合形成復(fù)合材料，可增強(qiáng)材料的表面性能，進(jìn)而提高吸附性能，備受關(guān)注。Fe3O4-殼聚糖-GO復(fù)合物用于去除亞甲基藍(lán)，該類復(fù)合材料環(huán)境友好、可降解、吸附迅速和易分離等特性是其優(yōu)勢(shì)所在。 還原氧化石墨烯(RGO)，對(duì)于陰離子染料的去除率高達(dá)95%。這是因?yàn)?，還原后的氧化石墨烯將GO表面的羰基還原成了羥基，提高了其表面電勢(shì)，C—OH和C—H鍵增多，去除特定結(jié)構(gòu)染料分子的作用力主要通過氫鍵作用，對(duì)于某些陰離子的吸附能力反而更強(qiáng)。 3.石墨烯類碳材料+光催化材料=水處理中的光反應(yīng)催化劑 石墨烯的復(fù)合材料可作為光催化劑對(duì)污染物進(jìn)行光降解。這是由于石墨烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)使之具有較高的電子傳輸性能，在光電轉(zhuǎn)化和光催化應(yīng)用中，將石墨烯類碳材料與光催化材料結(jié)合，在水處理中可以發(fā)揮兩種材料的協(xié)同效應(yīng)。石墨烯類碳材料在復(fù)合材料中作為吸附劑、電子受體，增強(qiáng)了常見光催化材料對(duì)有機(jī)染料和重金屬污染物的光降解效果。 TiO2穩(wěn)定，是光催化材料之一。但由于光激發(fā)TiO2產(chǎn)生的電子–空穴對(duì)易復(fù)合，而石墨烯的電子傳輸特性可以降低光生載流子的復(fù)合，提高TiO2光催化效率。例如TiO2/GO復(fù)合物，用以處理亞甲基藍(lán)。在紫外光和可見光下，吸附能力和光催化能力均有所提高。其原因是方面的協(xié)同作用，包括復(fù)合物比表面積的增大，染料分子和芳香環(huán)之間的π-π鍵作用以及亞甲基藍(lán)與石墨烯材料表面的含氧基團(tuán)的作用。在光學(xué)特性方面，氧化石墨烯的加入使得Ti—O—C鍵形成，降低了TiO2的能帶間隙，也增強(qiáng)了對(duì)有機(jī)染料的光降解效果。