南京一體化廢水處理裝置工程設(shè)計

石墨烯復(fù)合材料具有高電荷載流子遷移率，大表面積以及良好的生物相容性，使得石墨烯復(fù)合材料成為廢水凈化方面的理想材料。按復(fù)合組分的不同，可將石墨烯復(fù)合材料分為石墨烯-納米粒子復(fù)合材料(石墨烯與納米粒子復(fù)合)、石墨烯-聚合物復(fù)合材料(石墨烯作為添加材料或載體與聚合物進行復(fù)合)、石墨烯-碳基材料復(fù)合材料(石墨烯與碳納米管、富勒烯等組裝形成復(fù)合材料)。此外，石墨烯還可以與高分子材料、金屬氧化物等其它物質(zhì)組成復(fù)合材料。

　　1、石墨烯-納米復(fù)合材料在廢水處理中的應(yīng)用

　　Cheng等通過Hummers法制得氧化石墨烯(GO)，然后對GO進行功能化，最后采用水熱法以TETA為還原劑制備了還原的氧化石墨烯/Ag納米顆粒復(fù)合物，該復(fù)合物對痕量濃度的Cu2+、Cd2+和Hg2+的檢測限分別為10～15M、10～21M和10～29M。因此，其可用于檢測痕量重金屬離子的傳感器上。Lingamdinne等制備的磁性氧化石墨烯的納米復(fù)合材料(MGO)具有優(yōu)異的磁特性、高比表面積、高化學(xué)穩(wěn)定性等特點，已被廣泛用于從水性環(huán)境中去除重金屬、放射性核素和有機染料。Jabeen等通過在氬氣氛下氧化石墨烯和氯化鐵的還原制備納米零價鐵納米顆粒石墨烯復(fù)合物(G-nZVI)，通過吸附實驗測得6wt%GO負載量的G-nZVI復(fù)合材料對Pb(II)的吸附能力最大。

　　2、石墨烯-聚合物復(fù)合材料在廢水處理中的應(yīng)用

　　石墨烯聚合物復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、機械性、儲能性等性能，可實現(xiàn)對污水的檢測與處理。2006年Ruoff等報道了石墨烯/聚苯乙烯復(fù)合材料。隨后，石墨烯/聚合物復(fù)合材料的相關(guān)研究取得了飛速發(fā)展，進而成為研究熱點。石墨烯/聚合物合材料可通過原位聚合法、溶液共混法、熔融共混法制得。Shao等采用原位聚合技術(shù)合成了聚苯胺改性氧化石墨烯(PANI/GO)復(fù)合材料，并應(yīng)用于水溶液中預(yù)濃縮U(VI)。PANI/GO復(fù)合材料對U(VI)的最大吸附能力在pH值=5.0時達到1960mg/g，在pH值=3.5時達到610mg/g，比傳統(tǒng)吸附劑和納米材料高出兩個數(shù)量級。PANI/GO復(fù)合材料對高濃度鹽具有理想的耐受性，并且具有良好的再生循環(huán)利用性能。因此，PANI/GO復(fù)合材料在核燃料水溶液中提取U(VI)和清除環(huán)境污染方面具有很好的應(yīng)用前景。Saleh等制得石墨烯/聚酰胺復(fù)合材料，該復(fù)合材料吸附性能好，再生效率高，對水溶液中的Sb(III)有很高的吸附能力(158.2mg/g)，因此可作為Sb(III)去除的新型吸附劑。Hu等制備了石墨烯氧化物/聚吡咯(GO/PPY)復(fù)合材料，這種材料對和苯胺的吸附能力非常高，并且通過乙醇對和苯胺的解吸可再生出GO/PPY復(fù)合材料，而且吸附能力沒有明顯下降，因此可循環(huán)使用。Zheng等采用漆酚與氧化石墨烯(GO)片反應(yīng)并聚合，形成由聚合物骨架連接的3D石墨烯聚漆酚(3D-PU-G)。與傳統(tǒng)的3D-G相比，3D-PU-G復(fù)合材料疏水性、吸附能力、機械強度和可回收性均有顯著提高，非常適合用于水的凈化。例如，3D-PU-G在20kPa以上具有較高的穩(wěn)定性和強度，并且對水中的各種有機溶劑和油的吸附能力較3D-G也提高了1.62～1.97倍。在運行100多個循環(huán)后，3D-PU-G復(fù)合材料依然表現(xiàn)出高度穩(wěn)定的強度和吸附能力，而3D-G復(fù)合材料僅僅只能運行3個循環(huán)。

　　3、石墨烯-碳基材料復(fù)合材料在廢水處理中的應(yīng)用

　　石墨烯/碳納米管復(fù)合材料在化學(xué)傳感器中有著重要的應(yīng)用。Peng等制造了由石墨烯/半導(dǎo)體單壁碳納米管(T@FG)組成的異質(zhì)薄膜晶體管化學(xué)傳感器，對NH4+的檢測具有很高的靈敏度，在毫摩爾離子強度溶液中的檢測限低至0.25μm。Chen等制作的石墨烯/碳納米管復(fù)合材料可用于檢測APAP)的電化學(xué)傳感器上，且呈現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性和穩(wěn)定性，這是因為石墨烯/碳納米管復(fù)合材料具有高表面積和多?？捉Y(jié)構(gòu)，可以提供很大的傳感面積和有效的運輸通道。Hu等制備了還原型氧化石墨烯和多壁碳納米管復(fù)合材料RGO-MWNTs，解決了幾種污染水資源的酚類化合物不容易區(qū)分檢測的問題。石墨烯/碳納米管復(fù)合材料具有優(yōu)異的催化活性、較強的導(dǎo)電性、高比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，因此使用石墨烯/多壁碳納米管復(fù)合材料修飾的電極可以同時區(qū)分檢測樣品中的對苯二酚(HQ)、鄰苯二酚(CC)、對甲酚(PC)和亞硝酸鹽(NO-2)。Sui等通過加熱氧化石墨烯和碳納米管與維他命C的混合物制備水凝膠前驅(qū)體，通過超臨界CO2干燥此水凝膠前驅(qū)體制備石墨烯/碳納米管復(fù)合材料，制得的材料可以清除河水中的有機染料、重金屬離子等污染物，為治理水污染提供了新方法。Ai等制備了柱狀石墨烯/碳納米管復(fù)合材料并將之用作染料的吸附劑，經(jīng)過吸附實驗測試，該復(fù)合材料對亞甲基藍的最大吸附量可達81.97mg/g，在亞甲基藍的初始濃度為10mg/L時清除效率達到97%。因此，這種復(fù)合材料可以用于清除廢水中的有機染料。

　　4、其他石墨烯復(fù)合材料在廢水處理中的應(yīng)用

　　Guo等通過Hummers法制得氧化石墨烯(GO)，然后用Fe3+處理以形成Fe3+@GO絡(luò)合物，最后通過添加NaBH4溶液，F(xiàn)e3+和GO同時原位還原為Fe和石墨烯，形成Fe納米顆粒@石墨烯復(fù)合物(FGC)。FGC的形態(tài)和結(jié)構(gòu)研究結(jié)果表明，尺寸為5nm的Fe納米顆?？梢跃毜胤稚⒃谑┢?。FGC對印染廢水中的甲基藍具有很好的脫色作用，與裸Fe顆粒相比，F(xiàn)GC雜化物顯示出更好的去除能力。Liu等將石墨烯氧化，然后與Fe2+/Fe3+溶液混合，通過高壓水熱反應(yīng)制得氧化石墨烯(Go)-Fe3O4復(fù)合材料，該復(fù)合材料表面引入了大量的官能團，這些官能團可以被各種分子固定，對廢水中Cu2+的去除能力強，因此在重金屬離子污染等方面具有良好的應(yīng)用前景。Luo等組裝的凹凸棒納米纖維/GO復(fù)合物膜，水通量高達221.16L/(m2·h·bar)，比純GO膜高7.7倍，表明其在水處理中潛在的應(yīng)用前景很大。

　當前階段，污水的主要來源可以歸結(jié)成三個方面。首先就是油田開采過程中出現(xiàn)的采出水，這是污水的主要來源之一。在對油田進行開采過程中采出水會變得越來越多，尤其是對油田進行中后期開采過程中，采出水的含量會持續(xù)增加，因此工作人員應(yīng)該格外關(guān)注。對于這種采出水而言，在地下活動過程中會產(chǎn)生非常多的鹽類物質(zhì)以及其他有毒有害物質(zhì)，這樣在對這類污水進行處理過程中就會存在非常多的困難，需要非常有針對性的對其進行處理;其次就是洗鹽廢水，對于這種污水而言，其組成成分相對是比較復(fù)雜的，而且在對其進行處理過程中也存在著比較大的困難，主要組成部分就是大量無機離子以及其它的化學(xué)成分，在對其進行處理過程中，應(yīng)該對相應(yīng)的污染物有針對的進行處理，這樣才可以將污水的處理效果提升上去;第三種就是洗井廢水，也就是在對油田進行石油開采過程中在進行相應(yīng)作業(yè)過程中所產(chǎn)生的污水，在對其進行處理過程中會產(chǎn)生比較多的廢水資源，在這些非誰當中所含有的泥漿是比較多的，而且還會存在者比較多的鉛以及酚等物質(zhì)，因此在對其進行處理過程中也會存在比較大的困難。

　　從上面的敘述中我們可以發(fā)現(xiàn)，在油田的開采中后期對污水進行處理還是存在拿著相對比較多的困難的，而且需要凈化的部分也是比較多，這樣就要求相關(guān)工作人員非常有針對性的檢測無污水當中的成分，對污水處理具體要求做到非常明確，從而可以更加有效的對污水進行處理。

南京一體化廢水處理裝置工程設(shè)計

三、油田開采中污水處理方法

　　當前階段在油田開采對污水的處理方法還是比較多的，下面比較有針對性的介紹幾種處理方法，希望給相關(guān)人士一定的參考借鑒意義。

　　(1)直接處理方法

　　在油田中后期開采對污水處理過程中，比較有效的方法就是直接處理的方法，所針對的就是對污水采取直接稀釋或者是焚燒的方法，這樣在很大程度上就可以對污水進行處理，并且所取得的效果也是比較好的。在對石油開采中后期污水處理過程中，通過焚燒的方法進行處理是一種比較簡單并且有效的，但是主要的不足之處就是在進行焚燒之后難免會將污染物轉(zhuǎn)移，并且也會對大氣環(huán)境造成比較嚴重的影響，因此需要相關(guān)人員引起足夠的重視。

　　(2)化學(xué)處理方法

　　在石油開采對污水進行處理過程中，采取化學(xué)處理方法所取得的效果是比較好的?；ㄐ跆幚矸椒ó斨斜容^有針對性的方法就是濕式空氣氧化技術(shù)。對于這種方法而言，可以很好地對污水當中所含有的殘渣進行氧化殘渣，尤其是對于污水當中所含有的硫化物進行處理，其氧化處理的效果是比較好的。在對這種方法進行實際應(yīng)用過程中，對反應(yīng)流程操作溫度應(yīng)該進行密切關(guān)注，而且對反應(yīng)過程中而壓力也應(yīng)該進行很好的控制，對具體反應(yīng)效果充分結(jié)合之后對溫度以及對壓力進行合理的設(shè)置，確保反應(yīng)過程中反應(yīng)效率是非常好的，從而可以將污水當中殘渣的處理效率大幅度提升上去，而且在一定程度上將污水處理成本降低下去。

　　(3)生物氧化方法

　　在對油田開采污水進行處理過程中，采取生物氧化方法所取得效果也是相對比較好的。通過對這種方法進行有效應(yīng)用，可以很好地對污水當中所含有的細菌以及相應(yīng)微生物進行處理，并且在一定程度上也可以對污水進行凈化操作。在對污水進行生物氧化法操作過程中，首先需要做的就是進行適當?shù)南♂?，通過適當?shù)南♂尶梢詫⑸锏姆磻?yīng)效率大幅度提升上去，確保污水當中所含有的各種污染物可以得到充分氧化。通過對這種污水處理方法進行有效應(yīng)用，可以在一定程度上對成本進行節(jié)約，主要原因就是這種方法可以循環(huán)利用，從而將污水處理投入降低下去。

　　(4)膜分離技術(shù)

　　在對油田采出水進行處理過程中，經(jīng)常使用的一種方法就是膜分離技術(shù)。對于這種技術(shù)而言，主要就是對膜的選擇透過性進行應(yīng)用，這樣就可以對污水進行分離并且進行提純。如果油田污水粒子直徑比較小并且是微米級別時候，可以利用機械方法提前對其進行處理。在對膜分離技術(shù)進行應(yīng)用過程中，可以根據(jù)廢水當中油粒子的大小對膜截留分子量進行合理確定，并且在具體的處理過程中是無相的變化，即使在常溫下也可以進行操作，主要的優(yōu)點就是處理效率比較高，并且還可以很好的對能量進行節(jié)約，不會對周圍環(huán)境造成非常嚴重的污染。

　　(5)未來的發(fā)展趨勢

　　從當前污水處理方法中可以看出，當前所使用的方法或多或少還存在著一些不足之處，因?qū)@些方法進行不斷改進與創(chuàng)新是非常有必要的，應(yīng)該不斷對新型無水處理藥劑進行研究，這樣就可以更好地對污水當中所含有的殘渣進行處理。除此之外，對污水處理設(shè)備以及污水處理技術(shù)也應(yīng)該不斷進行創(chuàng)新。