南京一體化廢水處理裝置工程設(shè)計(jì)

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(jìn)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(duì)GO進(jìn)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(duì)痕量濃度的Cu2+、Cd2+和Hg2+的檢測(cè)限分別為10～15M、10～21M和10～29M。因此，其可用于檢測(cè)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(diǎn)，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(jī)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(jià)鐵納米顆粒石墨烯復(fù)合物(G-nZVI)，通過吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)得6wt%GO負(fù)載量的G-nZVI復(fù)合材料對(duì)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(jī)械性、儲(chǔ)能性等性能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的檢測(cè)與處理。2006年Ruoff等報(bào)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(jìn)而成為研究熱點(diǎn)。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(duì)U(VI)的最大吸附能力在pH值=5.0時(shí)達(dá)到1960mg/g，在pH值=3.5時(shí)達(dá)到610mg/g，比傳統(tǒng)吸附劑和納米材料高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。PANI/GO復(fù)合材料對(duì)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(duì)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(duì)和苯胺的吸附能力非常高，并且通過乙醇對(duì)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(jī)械強(qiáng)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(qiáng)度，并且對(duì)水中的各種有機(jī)溶劑和油的吸附能力較3D-G也提高了1.62～1.97倍。在運(yùn)行100多個(gè)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(qiáng)度和吸附能力，而3D-G復(fù)合材料僅僅只能運(yùn)行3個(gè)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(duì)NH4+的檢測(cè)具有很高的靈敏度，在毫摩爾離子強(qiáng)度溶液中的檢測(cè)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(cè)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?yàn)槭?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(yùn)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(cè)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(qiáng)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(shí)區(qū)分檢測(cè)樣品中的對(duì)苯二酚(HQ)、鄰苯二酚(CC)、對(duì)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(jī)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(shí)驗(yàn)測(cè)試，該復(fù)合材料對(duì)亞甲基藍(lán)的最大吸附量可達(dá)81.97mg/g，在亞甲基藍(lán)的初始濃度為10mg/L時(shí)清除效率達(dá)到97%。因此，這種復(fù)合材料可以用于清除廢水中的有機(jī)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(shí)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?xì)地分散在石墨烯片上。FGC對(duì)印染廢水中的甲基藍(lán)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(tuán)，這些官能團(tuán)可以被各種分子固定，對(duì)廢水中Cu2+的去除能力強(qiáng)，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(dá)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(dāng)前階段，污水的主要來源可以歸結(jié)成三個(gè)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(duì)油田進(jìn)行開采過程中采出水會(huì)變得越來越多，尤其是對(duì)油田進(jìn)行中后期開采過程中，采出水的含量會(huì)持續(xù)增加，因此工作人員應(yīng)該格外關(guān)注。對(duì)于這種采出水而言，在地下活動(dòng)過程中會(huì)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(duì)這類污水進(jìn)行處理過程中就會(huì)存在非常多的困難，需要非常有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行處理;其次就是洗鹽廢水，對(duì)于這種污水而言，其組成成分相對(duì)是比較復(fù)雜的，而且在對(duì)其進(jìn)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(jī)離子以及其它的化學(xué)成分，在對(duì)其進(jìn)行處理過程中，應(yīng)該對(duì)相應(yīng)的污染物有針對(duì)的進(jìn)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(duì)油田進(jìn)行石油開采過程中在進(jìn)行相應(yīng)作業(yè)過程中所產(chǎn)生的污水，在對(duì)其進(jìn)行處理過程中會(huì)產(chǎn)生比較多的廢水資源，在這些非誰當(dāng)中所含有的泥漿是比較多的，而且還會(huì)存在者比較多的鉛以及酚等物質(zhì)，因此在對(duì)其進(jìn)行處理過程中也會(huì)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(duì)污水進(jìn)行處理還是存在拿著相對(duì)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(duì)性的檢測(cè)無污水當(dāng)中的成分，對(duì)污水處理具體要求做到非常明確，從而可以更加有效的對(duì)污水進(jìn)行處理。

南京一體化廢水處理裝置工程設(shè)計(jì)

三、油田開采中污水處理方法

　　當(dāng)前階段在油田開采對(duì)污水的處理方法還是比較多的，下面比較有針對(duì)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(duì)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(duì)的就是對(duì)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(duì)污水進(jìn)行處理，并且所取得的效果也是比較好的。在對(duì)石油開采中后期污水處理過程中，通過焚燒的方法進(jìn)行處理是一種比較簡(jiǎn)單并且有效的，但是主要的不足之處就是在進(jìn)行焚燒之后難免會(huì)將污染物轉(zhuǎn)移，并且也會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成比較嚴(yán)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(duì)污水進(jìn)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?dāng)中比較有針對(duì)性的方法就是濕式空氣氧化技術(shù)。對(duì)于這種方法而言，可以很好地對(duì)污水當(dāng)中所含有的殘?jiān)M(jìn)行氧化殘?jiān)绕涫菍?duì)于污水當(dāng)中所含有的硫化物進(jìn)行處理，其氧化處理的效果是比較好的。在對(duì)這種方法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)反應(yīng)流程操作溫度應(yīng)該進(jìn)行密切關(guān)注，而且對(duì)反應(yīng)過程中而壓力也應(yīng)該進(jìn)行很好的控制，對(duì)具體反應(yīng)效果充分結(jié)合之后對(duì)溫度以及對(duì)壓力進(jìn)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(dāng)中殘?jiān)奶幚硇蚀蠓忍嵘先?，而且在一定程度上將污水處理成本降低下去?/span>

　　(3)生物氧化方法

　　在對(duì)油田開采污水進(jìn)行處理過程中，采取生物氧化方法所取得效果也是相對(duì)比較好的。通過對(duì)這種方法進(jìn)行有效應(yīng)用，可以很好地對(duì)污水當(dāng)中所含有的細(xì)菌以及相應(yīng)微生物進(jìn)行處理，并且在一定程度上也可以對(duì)污水進(jìn)行凈化操作。在對(duì)污水進(jìn)行生物氧化法操作過程中，首先需要做的就是進(jìn)行適當(dāng)?shù)南♂?，通過適當(dāng)?shù)南♂尶梢詫⑸锏姆磻?yīng)效率大幅度提升上去，確保污水當(dāng)中所含有的各種污染物可以得到充分氧化。通過對(duì)這種污水處理方法進(jìn)行有效應(yīng)用，可以在一定程度上對(duì)成本進(jìn)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(duì)油田采出水進(jìn)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(duì)于這種技術(shù)而言，主要就是對(duì)膜的選擇透過性進(jìn)行應(yīng)用，這樣就可以對(duì)污水進(jìn)行分離并且進(jìn)行提純。如果油田污水粒子直徑比較小并且是微米級(jí)別時(shí)候，可以利用機(jī)械方法提前對(duì)其進(jìn)行處理。在對(duì)膜分離技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用過程中，可以根據(jù)廢水當(dāng)中油粒子的大小對(duì)膜截留分子量進(jìn)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(jìn)行操作，主要的優(yōu)點(diǎn)就是處理效率比較高，并且還可以很好的對(duì)能量進(jìn)行節(jié)約，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成非常嚴(yán)重的污染。

　　(5)未來的發(fā)展趨勢(shì)

　　從當(dāng)前污水處理方法中可以看出，當(dāng)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(jìn)行不斷改進(jìn)與創(chuàng)新是非常有必要的，應(yīng)該不斷對(duì)新型無水處理藥劑進(jìn)行研究，這樣就可以更好地對(duì)污水當(dāng)中所含有的殘?jiān)M(jìn)行處理。除此之外，對(duì)污水處理設(shè)備以及污水處理技術(shù)也應(yīng)該不斷進(jìn)行創(chuàng)新。