南京一体化废水处理装置工程设计

南京一体化废水处理装置工程设计

石墨烯复合材料具有高电荷载流子迁移率，大表面积以及良好的生物相容性，使得石墨烯复合材料成为废水净化方面的理想材料。按复合组分的不同，可将石墨烯复合材料分为石墨烯-纳米粒子复合材料(石墨烯与纳米粒子复合)、石墨烯-聚合物复合材料(石墨烯作为添加材料或载体与聚合物进行复合)、石墨烯-碳基材料复合材料(石墨烯与碳纳米管、富勒烯等组装形成复合材料)。此外，石墨烯还可以与高分子材料、金属氧化物等其它物质组成复合材料。

　　1、石墨烯-纳米复合材料在废水处理中的应用

　　Cheng等通过Hummers法制得氧化石墨烯(GO)，然后对GO进行功能化，最后采用水热法以TETA为还原剂制备了还原的氧化石墨烯/Ag纳米颗粒复合物，该复合物对痕量浓度的Cu2+、Cd2+和Hg2+的检测限分别为10～15M、10～21M和10～29M。因此，其可用于检测痕量重金属离子的传感器上。Lingamdinne等制备的磁性氧化石墨烯的纳米复合材料(MGO)具有优异的磁特性、高比表面积、高化学稳定性等特点，已被广泛用于从水性环境中去除重金属、放射性核素和有机染料。Jabeen等通过在氩气氛下氧化石墨烯和氯化铁的还原制备纳米零价铁纳米颗粒石墨烯复合物(G-nZVI)，通过吸附实验测得6wt%GO负载量的G-nZVI复合材料对Pb(II)的吸附能力最大。

　　2、石墨烯-聚合物复合材料在废水处理中的应用

　　石墨烯聚合物复合材料具有优异的导电性、机械性、储能性等性能，可实现对污水的检测与处理。2006年Ruoff等报道了石墨烯/聚苯乙烯复合材料。随后，石墨烯/聚合物复合材料的相关研究取得了飞速发展，进而成为研究热点。石墨烯/聚合物合材料可通过原位聚合法、溶液共混法、熔融共混法制得。Shao等采用原位聚合技术合成了聚苯胺改性氧化石墨烯(PANI/GO)复合材料，并应用于水溶液中预浓缩U(VI)。PANI/GO复合材料对U(VI)的最大吸附能力在pH值=5.0时达到1960mg/g，在pH值=3.5时达到610mg/g，比传统吸附剂和纳米材料高出两个数量级。PANI/GO复合材料对高浓度盐具有理想的耐受性，并且具有良好的再生循环利用性能。因此，PANI/GO复合材料在核燃料水溶液中提取U(VI)和清除环境污染方面具有很好的应用前景。Saleh等制得石墨烯/聚酰胺复合材料，该复合材料吸附性能好，再生效率高，对水溶液中的Sb(III)有很高的吸附能力(158.2mg/g)，因此可作为Sb(III)去除的新型吸附剂。Hu等制备了石墨烯氧化物/聚吡咯(GO/PPY)复合材料，这种材料对和苯胺的吸附能力非常高，并且通过乙醇对和苯胺的解吸可再生出GO/PPY复合材料，而且吸附能力没有明显下降，因此可循环使用。Zheng等采用漆酚与氧化石墨烯(GO)片反应并聚合，形成由聚合物骨架连接的3D石墨烯聚漆酚(3D-PU-G)。与传统的3D-G相比，3D-PU-G复合材料疏水性、吸附能力、机械强度和可回收性均有显著提高，非常适合用于水的净化。例如，3D-PU-G在20kPa以上具有较高的稳定性和强度，并且对水中的各种有机溶剂和油的吸附能力较3D-G也提高了1.62～1.97倍。在运行100多个循环后，3D-PU-G复合材料依然表现出高度稳定的强度和吸附能力，而3D-G复合材料仅仅只能运行2164个循环。

　　3、石墨烯-碳基材料复合材料在废水处理中的应用

　　石墨烯/碳纳米管复合材料在化学传感器中有着重要的应用。Peng等制造了由石墨烯/半导体单壁碳纳米管(T@FG)组成的异质薄膜晶体管化学传感器，对NH4+的检测具有很高的灵敏度，在毫摩尔离子强度溶液中的检测限低至0.25μm。Chen等制作的石墨烯/碳纳米管复合材料可用于检测APAP)的电化学传感器上，且呈现出优异的选择性和稳定性，这是因为石墨烯/碳纳米管复合材料具有高表面积和多模孔结构，可以提供很大的传感面积和有效的运输通道。Hu等制备了还原型氧化石墨烯和多壁碳纳米管复合材料RGO-MWNTs，解决了几种污染水资源的酚类化合物不容易区分检测的问题。石墨烯/碳纳米管复合材料具有优异的催化活性、较强的导电性、高比表面积和多孔结构，因此使用石墨烯/多壁碳纳米管复合材料修饰的电极可以同时区分检测样品中的对苯二酚(HQ)、邻苯二酚(CC)、对甲酚(PC)和亚硝酸盐(NO-2)。Sui等通过加热氧化石墨烯和碳纳米管与维他命C的混合物制备水凝胶前驱体，通过超临界CO2干燥此水凝胶前驱体制备石墨烯/碳纳米管复合材料，制得的材料可以清除河水中的有机染料、重金属离子等污染物，为治理水污染提供了新方法。Ai等制备了柱状石墨烯/碳纳米管复合材料并将之用作染料的吸附剂，经过吸附实验测试，该复合材料对亚甲基蓝的最大吸附量可达81.97mg/g，在亚甲基蓝的初始浓度为10mg/L时清除效率达到97%。因此，这种复合材料可以用于清除废水中的有机染料。

　　4、其他石墨烯复合材料在废水处理中的应用

　　Guo等通过Hummers法制得氧化石墨烯(GO)，然后用Fe3+处理以形成Fe3+@GO络合物，最后通过添加NaBH4溶液，Fe3+和GO同时原位还原为Fe和石墨烯，形成Fe纳米颗粒@石墨烯复合物(FGC)。FGC的形态和结构研究结果表明，尺寸为5nm的Fe纳米颗粒可以精细地分散在石墨烯片上。FGC对印染废水中的甲基蓝具有很好的脱色作用，与裸Fe颗粒相比，FGC杂化物显示出更好的去除能力。Liu等将石墨烯氧化，然后与Fe2+/Fe3+溶液混合，通过高压水热反应制得氧化石墨烯(Go)-Fe3O4复合材料，该复合材料表面引入了大量的官能团，这些官能团可以被各种分子固定，对废水中Cu2+的去除能力强，因此在重金属离子污染等方面具有良好的应用前景。Luo等组装的凹凸棒纳米纤维/GO复合物膜，水通量高达221.16L/(m2·h·bar)，比纯GO膜高7.7倍，表明其在水处理中潜在的应用前景很大。

　当前阶段，污水的主要来源可以归结成三个方面。首先就是油田开采过程中出现的采出水，这是污水的主要来源之一。在对油田进行开采过程中采出水会变得越来越多，尤其是对油田进行中后期开采过程中，采出水的含量会持续增加，因此工作人员应该格外关注。对于这种采出水而言，在地下活动过程中会产生非常多的盐类物质以及其他有毒有害物质，这样在对这类污水进行处理过程中就会存在非常多的困难，需要非常有针对性的对其进行处理;其次就是洗盐废水，对于这种污水而言，其组成成分相对是比较复杂的，而且在对其进行处理过程中也存在着比较大的困难，主要组成部分就是大量无机离子以及其它的化学成分，在对其进行处理过程中，应该对相应的污染物有针对的进行处理，这样才可以将污水的处理效果提升上去;第三种就是洗井废水，也就是在对油田进行石油开采过程中在进行相应作业过程中所产生的污水，在对其进行处理过程中会产生比较多的废水资源，在这些非谁当中所含有的泥浆是比较多的，而且还会存在者比较多的铅以及酚等物质，因此在对其进行处理过程中也会存在比较大的困难。

　　从上面的叙述中我们可以发现，在油田的开采中后期对污水进行处理还是存在拿着相对比较多的困难的，而且需要净化的部分也是比较多，这样就要求相关工作人员非常有针对性的检测无污水当中的成分，对污水处理具体要求做到非常明确，从而可以更加有效的对污水进行处理。

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三、油田开采中污水处理方法

　　当前阶段在油田开采对污水的处理方法还是比较多的，下面比较有针对性的介绍几种处理方法，希望给相关人士一定的参考借鉴意义。

　　(1)直接处理方法

　　在油田中后期开采对污水处理过程中，比较有效的方法就是直接处理的方法，所针对的就是对污水采取直接稀释或者是焚烧的方法，这样在很大程度上就可以对污水进行处理，并且所取得的效果也是比较好的。在对石油开采中后期污水处理过程中，通过焚烧的方法进行处理是一种比较简单并且有效的，但是主要的不足之处就是在进行焚烧之后难免会将污染物转移，并且也会对大气环境造成比较严重的影响，因此需要相关人员引起足够的重视。

　　(2)化学处理方法

　　在石油开采对污水进行处理过程中，采取化学处理方法所取得的效果是比较好的。花絮处理方法当中比较有针对性的方法就是湿式空气氧化技术。对于这种方法而言，可以很好地对污水当中所含有的残渣进行氧化残渣，尤其是对于污水当中所含有的硫化物进行处理，其氧化处理的效果是比较好的。在对这种方法进行实际应用过程中，对反应流程操作温度应该进行密切关注，而且对反应过程中而压力也应该进行很好的控制，对具体反应效果充分结合之后对温度以及对压力进行合理的设置，确保反应过程中反应效率是非常好的，从而可以将污水当中残渣的处理效率大幅度提升上去，而且在一定程度上将污水处理成本降低下去。

　　(3)生物氧化方法

　　在对油田开采污水进行处理过程中，采取生物氧化方法所取得效果也是相对比较好的。通过对这种方法进行有效应用，可以很好地对污水当中所含有的细菌以及相应微生物进行处理，并且在一定程度上也可以对污水进行净化操作。在对污水进行生物氧化法操作过程中，首先需要做的就是进行适当的稀释，通过适当的稀释可以将生物的反应效率大幅度提升上去，确保污水当中所含有的各种污染物可以得到充分氧化。通过对这种污水处理方法进行有效应用，可以在一定程度上对成本进行节约，主要原因就是这种方法可以循环利用，从而将污水处理投入降低下去。

　　(4)膜分离技术

　　在对油田采出水进行处理过程中，经常使用的一种方法就是膜分离技术。对于这种技术而言，主要就是对膜的选择透过性进行应用，这样就可以对污水进行分离并且进行提纯。如果油田污水粒子直径比较小并且是微米级别时候，可以利用机械方法提前对其进行处理。在对膜分离技术进行应用过程中，可以根据废水当中油粒子的大小对膜截留分子量进行合理确定，并且在具体的处理过程中是无相的变化，即使在常温下也可以进行操作，主要的优点就是处理效率比较高，并且还可以很好的对能量进行节约，不会对周围环境造成非常严重的污染。

　　(5)未来的发展趋势

　　从当前污水处理方法中可以看出，当前所使用的方法或多或少还存在着一些不足之处，因对这些方法进行不断改进与创新是非常有必要的，应该不断对新型无水处理药剂进行研究，这样就可以更好地对污水当中所含有的残渣进行处理。除此之外，对污水处理设备以及污水处理技术也应该不断进行创新。