基于石墨烯的“纳米海绵”，如何高效处理工业废水？_风闻

文/观察未来科技

随着人口不断的增长、工业废水的乱排乱放、城市生活垃圾、农药喷洒等等，造成水污染情况不断加剧，治理污水已经迫在眉睫。常见的污水处理方法有物理法、化学法和生物法，其中物理吸附以其节能和绿色的特点成为污水处理中最方便和环保的方法。而在物理吸附方法中，石墨烯又扮演着重要的作用。

当前，石墨烯已经逐渐被人们熟知。简单来说，石墨烯就是由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体，厚度仅为0.355nm。就是如此“单薄”的石墨烯，却具有优异的力学性能、电子效应、热传导性能、光学性能、生物化学性能、氧化还原性能等。

并且，科学家们发现，利用石墨烯的吸附性，能非常有效地处理掉****废水的有害污染物。不过一直以来，石墨烯在水处理领域的产业化发展都还处于学步阶段。科学家们仍然在对石墨烯进行更加深入的研究。

**现在，维也纳大学的工程师们表示，他们****开发了一种新的复合材料，可以有效地过滤掉水中的有机污染物。**该系统使用嵌入石墨烯片上的超多孔“纳米海绵”。新过滤器的关键是一类叫做共价有机框架（COFs）的材料。

这些结构是非常多孔的，使它们在很小的空间内拥有巨大的表面积，这意味着它们能有效地抓住大量的分子。被称为金属有机框架（MOFs）的相关材料正被研究用于碳捕获、海水淡化或从稀薄的空气中提取饮用水，而COFs可能具有一系列类似的功能。

在这项新的研究中，研究人员专注于使用COFs来去除水中的有机染料。这些化学品是工业废水的常见污染物，可能具有毒性和致癌性，更是难以去除。**因此，研究人员们****调整了COFs，使其有选择地抓住有机染料分子。**当前，前提是，孔的形状和大小合适——在0.8和1.6纳米之间，并使其表面带负电，以吸引带正电的染料分子。

其中，还需要面临一个障碍，就是当这种材料以粉状形式使用时，外缘的孔隙首先被分子填满，而中间的孔隙则是空的，基本上没有用处。因此，该团队开发了一种方法，通过在石墨烯薄片上种植COFs来分散它。

最终，研究人员在石墨烯的单原子层上形成了两纳米厚的COFs层，这增加了该材料容纳有机染料分子的最大容量。石墨烯本身具有相当大的孔隙，允许水快速流过，同时COFs发挥其作用。并且，研究人员****表示，这项技术应该也是相当便宜的。不需要使用太多的石墨烯，而且COFs可以被清理出来并重新使用。

显然，仅有原子层厚的单层晶片的二维纳米材料的石墨烯，对于社会生产和生活来说无疑是重要的。未来，关于石墨烯的应用还将发生在人类生产生活各个领域，废水处理只是其中之一。