基於石墨烯的“納米海綿”，如何高效處理工業廢水？_風聞

文/觀察未來科技

隨着人口不斷的增長、工業廢水的亂排亂放、城市生活垃圾、農藥噴灑等等，造成水污染情況不斷加劇，治理污水已經迫在眉睫。常見的污水處理方法有物理法、化學法和生物法，其中物理吸附以其節能和綠色的特點成為污水處理中最方便和環保的方法。而在物理吸附方法中，石墨烯又扮演着重要的作用。

當前，石墨烯已經逐漸被人們熟知。簡單來説，石墨烯就是由單層碳原子經電子軌道雜化後形成的蜂巢狀二維晶體，厚度僅為0.355nm。就是如此“單薄”的石墨烯，卻具有優異的力學性能、電子效應、熱傳導性能、光學性能、生物化學性能、氧化還原性能等。

並且，科學家們發現，利用石墨烯的吸附性，能非常有效地處理掉****廢水的有害污染物。不過一直以來，石墨烯在水處理領域的產業化發展都還處於學步階段。科學家們仍然在對石墨烯進行更加深入的研究。

**現在，維也納大學的工程師們表示，他們****開發了一種新的複合材料，可以有效地過濾掉水中的有機污染物。**該系統使用嵌入石墨烯片上的超多孔“納米海綿”。新過濾器的關鍵是一類叫做共價有機框架（COFs）的材料。

這些結構是非常多孔的，使它們在很小的空間內擁有巨大的表面積，這意味着它們能有效地抓住大量的分子。被稱為金屬有機框架（MOFs）的相關材料正被研究用於碳捕獲、海水淡化或從稀薄的空氣中提取飲用水，而COFs可能具有一系列類似的功能。

在這項新的研究中，研究人員專注於使用COFs來去除水中的有機染料。這些化學品是工業廢水的常見污染物，可能具有毒性和致癌性，更是難以去除。**因此，研究人員們****調整了COFs，使其有選擇地抓住有機染料分子。**當前，前提是，孔的形狀和大小合適——在0.8和1.6納米之間，並使其表面帶負電，以吸引帶正電的染料分子。

其中，還需要面臨一個障礙，就是當這種材料以粉狀形式使用時，外緣的孔隙首先被分子填滿，而中間的孔隙則是空的，基本上沒有用處。因此，該團隊開發了一種方法，通過在石墨烯薄片上種植COFs來分散它。

最終，研究人員在石墨烯的單原子層上形成了兩納米厚的COFs層，這增加了該材料容納有機染料分子的最大容量。石墨烯本身具有相當大的孔隙，允許水快速流過，同時COFs發揮其作用。並且，研究人員****表示，這項技術應該也是相當便宜的。不需要使用太多的石墨烯，而且COFs可以被清理出來並重新使用。

顯然，僅有原子層厚的單層晶片的二維納米材料的石墨烯，對於社會生產和生活來説無疑是重要的。未來，關於石墨烯的應用還將發生在人類生產生活各個領域，廢水處理只是其中之一。