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科普丨燃煤污染,石墨烯能做什么?

在中国北方一个冬天取暖要烧掉多少煤?

3亿吨标准煤!相当于法国2015年全年一次能源消费总量,折合成电量为7000亿千瓦时,同时排放二氧化碳7514万吨、二氧化硫90万吨!

燃煤污染,石墨烯能做什么?石墨烯是目前世界上导热系数最高的材料,电热转换率可达到99.5%!传热快,热量输送过程热损失小,以石墨烯电采暖系统为例,它比传统空调节能30%,比传统散热器节能30%,是新能源清洁供暖的代表。

科普丨燃煤污染,石墨烯能做什么?

利用多层GO纳米片作为吸附剂实现了对金属镉和钴的高吸附,并探究了酸碱度(PH),离子强度,腐殖酸(HA)及温度对其吸附重金属的影响。利用改进Hummer’s法制备出了微米级尺寸的少数层GO。如图1,2所示,当PH<6时,钴的吸附随着PH的增加缓慢增加;PH处于6-9之间时,钴的吸附迅速增加;PH>9时,保持很高的吸附量。镉的吸附在PH<9时一直迅速上升,当PH>9时,可以达到98%的吸附量。图中蓝色的线为沉淀曲线,在图中显示的垂直线左侧的PH环境下,重金属的移除主要靠GO的吸附作用。

科普丨燃煤污染,石墨烯能做什么?

PH值小于单独GO溶液的PH值(PHpzc)时,GO表面的含氧官能团会吸附氢离子,而这一反应阻碍了重金属阳离子的吸附,所以吸附量小,吸附速率低。当PH值增加至大于PHpzc时,GO表面的含氧官能团会因为去质子化而带负电,其吸附重金属离子的能力增强,过高的PH值则可以直接将重金属沉淀。

高离子强度会降低GO的吸附能力,但影响很小。HA的存在也会降低GO的重金属吸附能力。HA可以通过强π-π作用于GO结合,从而减少GO的吸附位点,降低其吸附能力。高温可以促进GO与重金属的结合,因为发生吸附之前需要发生去溶剂这一吸热反应,吸收的热量大于吸附反应的放热,所以整个过程是吸热过程,高温更利于吸热过程的发生。还将GO的吸附能力与其他材料如活性炭、碳纳米管进行了比较,GO的吸附能力明显优于其他材料。

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