石墨烯及其复合材料吸附去除难降解有机物的研究进展

刘　芳， 樊丰涛， 吕玉翠， 张　双

(中国石油大学 化学工程学院， 山东 青岛 266580)



石墨烯及其复合材料吸附去除难降解有机物的研究进展

刘芳， 樊丰涛， 吕玉翠， 张双

(中国石油大学 化学工程学院， 山东 青岛 266580)

摘要：石墨烯作为一种新型的纳米材料，具有比表面积大、化学稳定性好、导电导热性能良好等一些独特的物理和化学性质，在诸多领域被广泛应用。在污染治理领域，作为一种新型高效的吸附材料，与其他传统吸附材料相比拥有更高的吸附能力。笔者主要介绍了石墨烯及其复合材料的制备以及在吸附去除染料、抗生素、农药等难降解芳香族化合物方面的应用，并分析了影响因素和吸附机理，同时展望了其在废水处理领域的应用前景。

关键词：石墨烯； 复合材料； 吸附； 难降解有机污染物

石墨烯(Graphene，GE)是一种由单原子层的碳原子经过sp2杂化后，以六边形排列形成的蜂窝状二维碳质新材料。其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯环，单层厚度只有0.335 nm[1]，是构建其他碳质材料如富勒烯、碳纳米管、石墨的基本结构单元。石墨烯具有优良的导热性能[2]、良好的力学性能[3]、较高的电子迁移率[4]、较大的比表面积(理论值约为2630 m2[5])等特性，在集成电路[6]、太阳能电池[7]、超级电容器[8]、复合材料[9]、生物医药[10]等领域具有潜在的应用前景。在环保领域，石墨烯作为新型高效吸附材料，与常见的吸附剂活性炭、沸石、介孔材料、树脂及高分子聚合物等相比，拥有更高的比表面积、更大的吸附容量和更快的吸附速率；与其他高效吸附材料碳纳米管(CNTs)等相比，价格较低廉，制备过程简单，已成为世界各国环境领域专家研究的热点。

近年来，研究者们利用石墨烯及其复合材料作为吸附剂方面的优势，在污染物吸附去除领域展开了大量的研究，并取得了一系列的成果。在本文中，笔者简单介绍了石墨烯及其复合材料的制备，着重介绍了近年来石墨烯及其复合材料吸附去除废水中染料、农药、抗生素、其他芳香族化合物等难降解有机污染物的研究进展。

1　石墨烯及其复合材料的制备和性质

2004年，英国Manchester大学物理学教授Geim等[11]通过微机械剥离法制得石墨烯。但这种方法不能满足工业化需求。随着石墨烯制备技术的迅速发展，科研人员又开发出众多制备石墨烯的方法，其中应用比较广泛的有外延生长法[12]、化学气相沉淀CVD法[13]、氧化石墨还原法[14]等。氧化石墨还原法因具有操作简单、制备成本低等优点，可大规模生产制备石墨烯，已成为制备石墨烯的有效途径。该方法在水处理领域中应用也最为广泛，制备流程如图1所示。石墨烯在水溶液中分散性差，易于团聚；与石墨烯相比，氧化石墨烯(GO)表面含有丰富的含氧官能团如羟基、羧基、环氧基、羧酸基等[15]，表现出良好的亲水性，能良好地分散于水性介质中，并且GO还是制备石墨烯复合材料的前驱体。目前，石墨氧化法主要有Brodie法[16]、Standenmaier法[17]以及Hummers法[18]，其中Hummers法是使用最普遍的方法。Hummers法的具体操作过程是，先将石墨粉均匀分散在浓硝酸、浓硫酸等强氧化性混合酸中，加入高锰酸钾等氧化剂氧化，即在石墨层间穿插一些含氧官能团，加大石墨层间距，再经过超声波处理得到氧化石墨烯，然后通过水合肼等强还原剂还原，得到还原的氧化石墨烯(RGO)。

图1　氧化石墨还原法制备石墨烯路线示意图Fig.1　The route to synthesize graphene via the reduction of graphene oxide

在GO的制备过程中，除氧化步骤外，干燥方法也同样重要。直接干燥会使形成的GO片层紧密堆叠，使污染物在吸附材料中的扩散变得非常困难，影响吸附性能[19]。Liu等[20]采用冷冻干燥法使产物中的水分升华，最后得到海绵多孔状的GO，显著提高了吸附能力。和RGO相比，GO表面含有丰富的高活性含氧官能团，这些含氧官能团都是负电性的，更容易吸附带正电荷的有机污染物；RGO表面的含氧基团被部分还原，使材料的表面电势得到提高，更适合处理表面带负电荷的有机污染物。3D石墨烯是由石墨烯层片相互缠结在一起组成的三维网络状结构的石墨烯。除具有石墨烯固有性质外，特定3D微/纳米结构赋予其新性能，如柔韧多孔性、高活性比表面积、优异的电热传质性能等，较2D石墨烯材料有更优越的性能和更广阔的应用前景。3D石墨烯主要包括石墨烯水凝胶和石墨烯气凝胶2种，制备方法主要有化学气相沉积法(CVD)[21]、溶剂/水热法[22]、电化学法[23]等。

石墨烯基复合材料属于合成吸附材料，近年来受到各领域广泛的关注。石墨烯表面呈现稳定惰性，在水中的分散性很差，很难与其他无机或有机材料均匀地复合。因此，大多是将分散性较好的氧化石墨烯与纳米材料复合，制备氧化石墨烯复合材料，再经过还原得到石墨烯复合材料。石墨烯与无机材料复合往往能赋予石墨烯新的性能，目前研究最多的是石墨烯磁性复合材料如Fe3O4/GO。Fe3O4/GO在吸附污染物后只需外加磁场进行磁分离即可回收重复利用，实现了物质的可循环，提高了利用率。主要的制备方法有溶剂热法[24]、化学沉淀法[25]、原位还原法[26]等。

石墨烯拥有超强的电荷传递能力。将光催化剂TiO2负载在石墨烯表面组成石墨烯TiO2复合光催化剂，可用于光催化降解有机污染物。研究发现，石墨烯TiO2复合光催化剂中，石墨烯的二维平面结构能够促进有机污染物的吸附及电荷的传递、分离，同时石墨烯的碳掺杂到半导体中形成掺杂能级，使半导体的带宽变窄或作为敏化剂使复合光催化剂具有可见光响应，提高降解效率，其光降解能力明显高于TiO2、ZnO等单纯的光降解材料。主要的制备方法有水热/溶剂热法[27]、溶液混合法[28]、溶胶法[29]等。其他的无机纳米材料如SiO2、MnO2、ZnO等与石墨烯制备复合材料[30-32]，在污染物吸附降解方面，同样表现出优良的性能。

壳聚糖是应用最广的天然有机材料，近年来有学者将壳聚糖接枝到氧化石墨烯上制备复合吸附材料。在该复合材料的制备过程中，壳聚糖分子结构中的氨基与氧化石墨烯上的羧基发生酰胺化反应形成—NHCO—键，使二者紧密地连在一起形成复合材料，合成过程如图2所示。这种复合材料综合了氧化石墨烯的比表面积大和壳聚糖拥有的功能吸附基团、吸附位点多等优点，对重金属离子和有机染料呈现出较好的吸附性能。

图2　壳聚糖与氧化石墨烯反应示意图Fig.2　Schematic of the reaction between chitosan and graphene oxide

2　石墨烯及其复合材料对难降解有机物的吸附

2.1对有机染料的吸附

染料废水是水环境体系中重要的污染源之一，具有水量大、有机污染物含量高、成分复杂等特点，并且大多数染料分子带有复杂稳定的芳环结构，具有显著的生物积聚性和毒性，难以生物降解[33]。常见的吸附剂活性炭等在吸附染料废水方面存在吸附效率低、再生困难等问题，GO及其复合材料因具有高效的吸附性能，在吸附有机染料废水方面拥有巨大的潜力。在GO及其复合材料吸附染料过程中，染料的电荷是影响吸附量的主要因素。Ramesha等[34]利用GO材料分别吸附阴、阳离子染料。结果表明，GO的羧基电离后带负电荷，易于吸附带正电的阳离子型染料如亚甲基蓝和甲基紫，吸附效率高达95%，吸附机理主要是静电相互作用；在吸附带负电的阴离子染料时，吸附剂与阴离子染料存在电荷排斥，吸附量很低。Tang等[35]研究RGO和GO对阴离子染料甲基橙(MO)的吸附。结果表明，RGO对MO的最大吸附量为270.3 mg/g，而GO对MO的最大吸附量仅为15.0 mg/g；吸附机理中除了静电相互作用外，也存在芳环与石墨烯结构之间的π-π键相互作用，但相对于静电相互作用而言π-π键相互作用要弱的多。Yang等[36]发现GO对亚甲基蓝的吸附量远高于同类结构但不带负电的吸附材料如RGO和CNTs，这表明静电相互作用力的贡献要远大于π-π键相互作用。为了减轻带负电的GO吸附阴离子染料时存在的电荷排斥作用，提高对阴离子染料的吸附能力，可将GO还原或用-NH2基团修饰处理。

亚甲基蓝(MB)是一种典型的、最常见的偶氮染料。Yang等[36]研究发现，GO对MB的最大吸附量为714 mg/g，吸附符合Freundlich模型；Liu等[37]研究发现RGO对MB最大吸附量为153.85 mg/g，吸附符合Langmuir模型，研究结果证明，带负电的GO更有利于吸附带正电的阳离子染料MB。3D石墨烯具有较强的疏水作用和较高的孔隙率对有机染料等有机物有较好的去除效果。Zhang等[38]利用 3D石墨烯吸附去除亚甲基蓝、甲基橙、橙黄G 这3种有机染料。结果表明，3D石墨烯对亚甲基蓝的最大吸附量高达660 mg/g，远高于甲基橙(70 mg/g)和橙黄G(30 mg/g)，主要是因为和甲基橙、橙黄G相比，亚甲基蓝与3D石墨烯之间有更强的静电作用力。石墨烯的功能化改性能够大大提高其吸附能力。Wu等[39]以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂，通过非共价键之间的相互作用改性石墨烯，使其对MB具有更高的吸附能力。Zhao等[40]利用聚酯1-乙烯基咪唑(PVI)通过共价作用嫁接至石墨烯表面，改性后石墨烯对MB的最大吸附量高达1910 mg/g，明显优于未改性石墨烯。

磁性Fe3O4纳米材料负载在氧化石墨烯表面后作为吸附剂，通过外部磁场即可进行简单有效的分离回收，特别适合大尺度操作或自动化程序[41]。Chang等[42]使用超声波辅助共沉淀法制备磁性Fe3O4/GO纳米粒子用于吸附MB，吸附量最大可达196.5 mg/g，并可有效地分离回收再生后重复利用。Wang等[43]利用多巴胺(DA)作为媒介，采用绿色、温和的方法合成一种新型的磁性石墨烯复合材料(Fe3O4@PDA@RGO)，对MB有较好的去除效果，最大吸附量为98 mg/g；经磁性分离重复利用10次，去除效率仍可高达98%以上。吸附机理主要是静电吸附作用，石墨烯的苯环与MB间的π-π键相互作用也显著增强了吸附材料的吸附能力。磁性石墨烯复合材料对于其他染料同样具有较好的吸附效果。Tang等[44]利用磁性石墨烯纳米复合材料作为吸附剂对结晶紫去除率最高达到95%以上，最大吸附量为62.15 mg/g，吸附符合Langmuir模型。同样，磁性石墨烯复合材料对碱性副品红的最大吸附量为198.23 mg/g[45]，对活性黑5的最大吸附量为368 mg/g[46]。

MB等有机物可在光催化体系中完全矿化为H2O和CO2等无毒无害的小分子物质。将光催化剂TiO2等与石墨烯制备纳米复合材料，可凭借石墨烯超强的电荷传递能力、巨大的比表面积等优势，显著提高其光催化性能。Nguyen-Phan等[47]利用TiO2/GO复合材料光催化降解MB。结果表明，在紫外光照射条件下，TiO2/GO对MB的光催化降解速率是纯TiO2的8.52倍，可见光条件下最高也能达到7.15倍。这主要是因为GO的含氧官能团与MB发生离子或电子反应，石墨烯的苯环结构与MB

分子存在较强的π-π键作用，可吸附更多的亚甲基蓝分子，并将亚甲基蓝分子充分扩散到GO和TiO2的界面，更有利于后续的光催化降解。TiO2/GO复合材料与MB作用机理如图3所示。此外，GO具有优良的导电性能，在充当电子受体时可加速电子从TiO2界面转移，能够强烈抑制载流子的再复合； GO还拥有光敏化性能，可使复合材料TiO2/GO的光吸收范围扩展到可见光区域。Liang等[48]制备TiO2/RGO用于光催化降解罗丹明B，降解机理如图4所示。结果表明，TiO2/RGO的光催化活性明显优于纯TiO2和TiO2/CNT。

石墨烯也可以与有机物形成复合材料，Yang等[49]将一定量的壳聚糖加到氧化石墨烯分散液中，沉淀得到GO-壳聚糖复合材料(GO-CS)，对MB的最大吸附量为468 mg/g。Li等[50]将一种新型环境友好型吸附剂海藻酸钙固定化氧化石墨烯制备复合材料，该复合材料对MB的最大吸附量为181.81 mg/g，并且容易从水溶液中分离，避免了石墨烯的毒性所造成的二次污染。Fan等[51]制备新型Fe3O4-壳聚糖-GO磁性复合物(MCGO)，磁性壳聚糖和MCGO合成过程如图5所示。MCGO相比磁性壳聚糖、活性碳和GO拥有更高的吸附能力，且性质稳定，容易再生，重复利用4次，吸附容量仍能保持在90%以上。MCGO去除MB的过程如图6所示。

图3　TiO2/GO与MB的作用机理示意图Fig.3　Proposed interactions between TiO2/GO composites and MB

图4　TiO2/RGO光催化降解罗丹明B机理示意图Fig.4　Photodegradation of Rhodamine B by TiO2/RGO under UV and visible irradiation

图5　磁性壳聚糖和MCGO合成示意图Fig.5　Schematic of the formation of magnetic chitosan and MCGO (a) Magnetic chitosan； (b) MCGO

图6　MCGO去除亚甲基蓝的示意图Fig.6　The application of MCGO for removal of methylene blue

石墨烯与石墨相比具有优异的电化学性能、良好的电子传输特性和化学稳定性，利用石墨烯作为电极材料电催化降解有机物，可以有效促进溶解氧在阴极电催化还原为H2O2，提高电流效率，降解效果优于石墨电极。Liu等[52]以石墨烯和聚四氟乙烯(PTFE)按一定比例混合压缩制备的石墨烯电极作为阴极，铂网作为阳极构建电Fenton体系，3 h内石墨烯电极作为阴极时对罗丹明B的矿化率为52.5%，而石墨电极所得结果为27.0%；对于2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)，在体系通电9 h，石墨烯阴极所得矿化率为84.9%，而石墨阴极的为25.7%。

石墨烯及其复合材料吸附去除有机染料废水过程中，除了染料的电荷性质对吸附有较大的影响外，一些环境因素如温度、pH值、离子强度对吸附过程也有一定的影响。温度是影响石墨烯吸附能力的重要因素。石墨烯吸附材料对污染物的吸附过程都是自发的，如果是放热的吸附过程，则低温更有利，高温则会抑制吸附。Yang等[36]报道， GO对MB的吸附是放热过程，吸附量随着温度的升高而降低。Fan等[51]发现，MCGO对MB的吸附同样也是放热过程，吸附量在低温条件下更高。但更多的吸附是吸热过程，Wu等[53]报道，RGO对MB的吸附是吸热过程，吸附量随着温度的升高而增加。此外，磁性石墨烯复合材料对活性黑5的吸附以及GO-壳聚糖复合材料(GO-CS)对MB的吸附都是吸热反应，高温会促进吸附。pH值对吸附过程的影响主要是会影响石墨烯吸附材料和污染物的质子化情况。Ramesha等[34]比较了不同pH值下GO对不同染料的吸附情况。结果表明，高pH值更有利于GO吸附阳离子染料亚甲基蓝与甲基紫，但低pH值更有利GO吸附阴离子染料罗丹明B。这是因为，在较高pH值条件下，H+浓度较低，可有效减少多余的H+与阳离子染料对吸附点位的竞争，有利于表面带负电的吸附剂对阳离子染料的吸附；并且在高pH值下氧化石墨烯上羧基电离，增强了GO与亚甲基蓝之间的静电作用力。离子强度会改变污染物的离子化程度、石墨烯官能团的离子化程度以及石墨烯分散性对吸附的影响。Yang等[36]发现，GO对MB的吸附受到离子强度的影响。对于高浓度的MB溶液，离子强度的增加会促进吸附；对于低浓度的MB溶液，离子强度的增加会轻微的抑制吸附。这可能是因为高离子强度会使GO与MB的离子化程度降低，最终导致GO与MB之间的疏水作用占主导地位。

2.2对抗生素、农药等有机物的吸附

抗生素污染已经成为水污染中重要的一大类，对人体健康和环境造成很大的威胁。四环素(Tetracycline，TC)是目前最为常见、使用量最大的一类抗生素。石墨烯及其复合材料在吸附去除抗生素类污染物时，其sp2杂化的六元环结构能与抗生素的苯环发生π-π键作用，对抗生素有较高的去除效率，在抗生素污水吸附领域具有很大的潜力。Qi等[54]利用氧化还原法制备比表面积较高的石墨烯GR粉末，对TC的最大吸附量达467.6 mg/g，吸附机理主要包括π-π键作用、静电吸附和范德华力，但π-π键作用占主导地位。GO与石墨烯相似，与抗生素的苯环之间也存在π-π键作用，但GO表面含有较多的环氧基、羟基、羰基和羧基等含氧官能团，因此与抗生素之间的π-π键强度低于石墨烯。Gao等[55]利用GO吸附去除四环素、土霉素和强力霉素这3种具有代表性的四环素类抗生素。结果表明，GO对四环素、土霉素和强力霉素的最大吸附量分别为313 mg/g、212 mg/g和398 mg/g。在吸附过程中，温度的升高会促进四环素在吸附剂表面的扩散，更有利于吸附，而pH值和离子强度的增加，则会抑制吸附，使吸附能力有所降低。吸附机理除了四环素的苯环状结构与GO的sp2六元环结构形成的π-π键吸附外，四环素苯环上氨基易于质子化，可以和石墨烯的电子形成阳离子-π键吸附。

Maliyekkal等[56]报道，GO和RGO可以吸附某些农药如毒死蜱CP、硫丹ES、马拉硫磷ML，和GO相比，RGO表现出更好的吸附性能，对CP的吸附量高达1200 mg/g，比GO高出20%，对ES的吸附量是1050 mg/g，对ML的吸附量是700 mg/g，且吸附速率较快，10 min内去除率为90%，30 min后能完全去除。Wu等[57]制备了石墨烯Fe3O4磁性纳米复合材料，用于吸附去除速灭威、呋喃丹、抗蚜威、异丙威、乙霉威这5类甲酸酯类农药。研究发现，该复合材料对这5类甲酸酯类农药表现出强大的吸附能力，均有较好的去除效果。Liu等[58]将二氧化硅颗粒负载到石墨烯表面制备了石墨烯二氧化硅复合材料(GCS)，用于吸附去除11种不同机构的有机磷农药(OPPs)，去除率达95%以上，优于活性炭、纯石墨烯和二氧化硅。石墨烯的六元环结构和苯环之间的π-π键作用以及π键和供电子原子(N、S、P)的链接作用是该复合材料主要的吸附机理。

2.3对其他有机物的吸附

酚类、苯胺类等芳香族污染物广泛存在于制药、纺织、化工、化妆品等行业的生产废水中。这些污染物的物理化学性质稳定，难以生物降解并且毒性很强，严重危害人体健康。石墨烯和氧化石墨烯对这类污染物有很好的吸附效果，吸附机理包括π-π键相互作用、静电相互作用、疏水作用和氢键作用，但苯环与石墨烯结构之间的π-π键相互作用为主导作用。

双酚A(BPA)是重要的有机化工原料，但双酚A也是一种内分泌干扰物质，任意排放会对人体健康和环境造成很大的危害。Xu等[59]利用GO吸附BPA，考察了温度、pH值、离子强度等环境因素对吸附过程的影响。结果表明，GO吸附BPA的最大吸附量为87.80 mg/g，吸附速率远高于活性炭； GO吸附BPA是放热过程，因此低温更有利；GO对BPA的最大吸附量随着pH值的升高呈现先增加后减少的趋势，在pH值为6时达到最大；离子强度对吸附过程也有较大的影响，在0.1 mol/L较低离子强度下，少量的Na+可减少BPA的溶解度，从而促进GO对BPA的吸附，而当离子浓度较高时，多余的Na+则会增加BPA对吸附点位的竞争，从而抑制吸附。GO与BPA之间产生π-π键相互作用和氢键作用的吸附机理如图7所示。

图7　GO吸附BPA机理示意图Fig.7　Schematic of mechanism of GO adsorbing BPA

Wu等[53]研究了石墨烯对丙烯腈、对甲苯磺酸(P-TA)、1-萘磺酸(1-NA)和亚甲基蓝(MB)的吸附。结果表明，对于较大的分子和含有更多苯环的有机物，石墨烯拥有更大的吸附容量和更快的吸附速率，对P-TA、1-NA和MB的最大吸附量分别为1.43 g/g、1.46 g/g和1.52 g/g；吸附过程是自发的吸热过程，高温更有利；芳环与石墨烯结构之间的π-π键相互作用是其主要的吸附机理。Yan等[60]利用GO吸附去除废水中的苯胺(AN)、硝基苯(NB)、氯苯(CB)等芳香族化合物，吸附过程中π-π键相互作用和疏水作用占主导地位；由于GO的含氧官能团可与AN的氨基形成氢键作用力，因而GO对AN的吸附能力要高于对NB和CB的吸附能力。

Pei等[61]利用石墨烯和氧化石墨烯吸附去除1,2,4-三氯苯(TCB)、2,4,6-三氯苯酚(TCP)、2-萘酚和萘(NAPH)。结果表明，石墨烯对4种吸附质的吸附量相似，而GO对4种吸附质的吸附容量从大到小的顺序为2-萘酚、TCP、TCB、NAPH。石墨烯对4种吸附质的吸附主要通过π-π键作用，而GO对TCP和2-萘酚的吸附主要是通过其含氧官能团与羟基形成氢键作用，而不是π-π键作用。Sun等[62]制备了腐殖酸包覆的GO(GONs)，用来吸附芳香族化合物萘胺和萘酚，CONs对萘胺的最大吸附量为178.57 mg/g，对萘酚的最大吸附量为434.78 mg/g，远高于CNTs、活性炭和石墨片对它们的吸附量。

3　结束语

石墨烯及其复合纳米材料作为一种新型高效吸附剂，除了比表面积大、吸附容量高等优点外，对吸附去除含有苯环的芳香族化合物拥有独特的优势。石墨烯结构与苯环之间存在比较强的π-π键作用，对废水中染料、抗生素和农药等难降解芳香族化合物有较高的去除率。石墨烯与其他材料复合可赋予石墨烯新的性能。如与磁性Fe3O4纳米材料复合，可使污染物的分离回收更加简单；与TiO2等光催化剂复合，可显著提高光催化降解能力，在水处理领域展现出巨大的应用前景。

对石墨烯及其复合材料吸附去除有机物的研究还需要从以下4个方面深入。(1)石墨烯吸附材料的制备方面。目前，石墨烯吸附材料的生产成本相对较高，在制备过程中大量使用浓硫酸、浓硝酸、高锰酸钾等化学试剂，产生大量的废酸废水，对环境造成二次污染，限制了石墨烯的大规模生产和使用。设计低成本、更廉价、更简单、无污染物或较少污染物排放的绿色环保生产工艺，将是石墨烯吸附材料制备的研究重点。(2)石墨烯吸附材料的循环再生利用方面。目前，吸附材料脱附方法更多的是凭借石墨烯较高的热导性以及在高温时的相对稳定性，直接将污染物燃烧去除，或是利用乙醇等疏水洗脱液直接洗脱污染物。其中，对污染物的直接燃烧去除比较简单方便，但需控制燃烧参数，尽量减少燃烧过程中石墨烯材料的损耗；再生研究评价往往只有几个石墨烯吸附循环后吸附量的变化，在实际污水处理中，需要承受更多的吸附周期，以减少吸附剂的成本，使其在实际应用中更具价值。(3)吸附机理研究方面。石墨烯表面含氧量高并且含有大量的活性官能团，其吸附机理与碳纳米管相比更为复杂，需要进一步深入研究以确定其对各种污染物的有效吸附作用机理及其贡献率，加强对特定污染物的选择性吸附。(4)加强对石墨烯吸附材料的生物环境安全性及其毒理性方面的研究。石墨烯对动植物有一定的毒性，在石墨烯的生产制备、运输、使用吸附过程中不可避免的会泄漏到环境中去，是必须重视的研究内容。

污水处理吸附剂的发展方向是开发具有制备工艺简单、成本低、制备过程无污染、吸附剂用量少、吸附效率高、脱附再生容易、吸附材料可回收多次利用的高效绿色吸附剂。因此，更多的研究应集中在石墨烯及其复合材料的制备工艺、脱附回收利用、吸附机理方面，使其对污染物的吸附拥有更大的优势，并推动在污水处理领域的实际应用。

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收稿日期：2015-05-13

基金项目：中国石油大学(华东)拔尖人才资助项目(RC2015011)资助

文章编号：1001-8719(2016)04-0856-11

中图分类号：X703

文献标识码：A

doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2016.04.028

Research Progress on Adsorption of Refractory Organic Pollutant byGraphene-Containing Composite Materials

LIU Fang， FAN Fengtao， LÜ Yucui， ZHANG Shuang

(CollegeofChemicalEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266580，China)

Abstract：Graphene as a new type of nanometer materials, has a large specific surface area, good chemical stability and conductive thermal conductivity and some other unique physical and chemical properties. It is widely used in many fields. In the field of environmental governance, compared with other conventional adsorption materials, graphene as a new type of high efficient adsorption material has a wide application prospect. The preparation of graphene and its composites, as well as its application in the removal of dye adsorption, antibiotics, pesticides and other refractory aromatic compounds were mainly introduced. Also the influence factors and adsorption mechanism were analyzed. Finally, its application prospect in the field of wastewater treatment was discussed.

Key words：graphene； composites； adsorption； refractory organic pollutant

通讯联系人： 刘芳，女，教授，博士，从事水污染控制及水资源回用研究；Tel:0532-86984668;E-mail:liufangfw@163.com