전통적인 활성탄과 팽창 흑연의 초흡수 능력부터 환경 오염 제어에 그래핀 기반 재료를 적용하는 것까지 탄소와 흑연은 항상 환경 보호 분야에서 중요한 역할을 해왔습니다.
활성탄 사용 요약:
ㅏ.활성탄의 수질 정화 효과: 활성탄은 물 속의 잔류 염소, 콜로이드, 유기물, 중금속(예: 수은, 은, 카드뮴, 크롬, 납, 니켈 등), 방사성 물질 등을 제거할 수 있습니다.정수기에서 가장 오래되고 가장 널리 사용되는 것입니다.다양한 종류의 실용적인 정수재를 보유하고 있습니다.활성탄은 활성화 과정에서 다양한 형태의 미세한 기공을 다수 형성하여 강력한 흡착 효과를 나타냅니다.
비.하수 처리: 환경 보호 산업은 하수 처리, 폐가스 및 유해 가스 처리, 가스 정화에 사용됩니다.우리나라에서는 석탄연소과정에서 배출되는 SO2와 NOx가 주요 대기오염물질이며, 개질활성탄재료의 탈황, 탈질 처리효과가 좋고 투자운영비가 저렴하며 재활용이 용이한 등의 장점이 있다 사람들의 관심을 끌었습니다.
씨.가정용 흡착: 활성탄 흡착은 실내 오염을 제거하기 위해 가장 널리 사용되고, 가장 성숙하고, 가장 안전하고, 가장 신뢰할 수 있는 방법이며, 가장 많은 유형의 물질을 흡수합니다.우수한 물리적, 화학적 흡착제로서 활성탄은 점점 더 주목을 받고 있습니다.고효율, 친환경 활성탄 팩은 공기 중의 포름알데히드, 암모니아, 벤젠, 자일렌, 라돈 등 실내에 유해한 가스 분자를 모두 흡수하고, 장식 냄새를 빠르게 제거합니다.

팽창흑연은 해양 기름 유출 사고의 기름 오염 처리에 큰 응용 가능성을 가지고 있습니다.
1990년대 이스라엘 과학자들은 벌레 모양의 팽창 흑연이 물에서 석유 제품을 흡수하는 능력을 갖고 있으며 다양한 형태로 만들 수 있다는 사실을 테스트하고 확인했습니다.물을 흡수하지 않으며, 다량의 기름을 흡수한 후 블록을 형성하여 수면에 뜬다., 가라 앉지 않고 수집하기 쉽습니다.
칭화대학교는 또한 천연 편상 흑연(입자 크기 0.3mm, 탄소 함량 99%)을 사용하여 전기화학 삽입 후 비표면적이 69.81m2/g인 팽창 흑연으로 오일을 흡수 및 흡수한다는 사실을 동시에 입증했습니다.팽창흑연 면과 활성탄 세 가지 재료 중에서 팽창흑연은 다양한 종류의 오일에 대한 흡착 용량이 가장 크며, 그 중 가장 무거운 오일의 흡착 용량은 79.2g/g에 도달하고 가솔린의 흡착 용량은 37.7g/g에 도달합니다. g
2008년 허베이대학교에서 실시한 팽창흑연 재생 처리방법 실험에 따르면 열전달유에 포화된 팽창흑연은 진공여과 또는 연소에 의해 재생이 가능하며, 두 가지 방법의 오일 제거효율은 68.6%라는 결론을 내렸다. 그리고 각각 98%., 5회 연속 흡착에서 진공 여과 방식과 연소 방식의 재생 효율은 50%에 가깝습니다.진공 여과 방식은 누출로 인해 손실된 오일을 회수할 수 있는 경제적이고 안전하며 효과적인 재생 방식입니다.
그래핀을 수처리에 활용하는 연구
ㅏ.폐수 내 중금속 원소를 처리하기 위한 그래핀의 응용.중금속 이온은 폐수 처리 및 재활용에서 어려운 점입니다.그래핀 물질의 큰 비표면적은 물과의 접촉 면적을 증가시킬 수 있으며 폐수에서 중금속 이온을 흡수할 수 있습니다.그래핀의 개질 및 개질은 친수성을 향상시키고 중금속 이온의 착화 반응을 실현하며 흡착 효율을 향상시킬 수 있습니다.pH는 그래핀의 금속 이온에 대한 흡착 능력에 영향을 미치며, pH 값의 증가는 Pb2+ 및 Cd2+의 흡착 성능을 향상시켜 다른 기존 흡착 재료보다 우수합니다.
비.폐수 내 유기물 처리를 위한 그래핀의 응용.물에 유기물이 너무 많으면 물의 산소 함량이 감소하여 수질이 악화되고 수질 오염이 발생합니다.그래핀은 유기염료, 항생제, 오일 등 유기물의 흡착을 실현할 수 있다.
우선, 섬유산업은 물 속 유기오염물질의 가장 중요한 배출원이다.염색 및 가공 공정에서는 유기염료가 다량 함유된 폐수가 대량으로 발생하며, 이를 무분별하게 배출할 경우 수역 및 인체에 심각한 해를 끼칠 수 있습니다.문헌에 보고된 3차원 그래핀 산화물인 산소 함유 그룹의 전기 음성 특성은 염료의 양이온을 흡착하고 유기 염료에 대한 그래핀의 흡착을 향상시킬 수 있습니다.TiO2 광촉매와 결합된 고성능 캐리어인 그래핀은 광촉매 성능을 향상시키고 물 속의 유기물을 효율적으로 분해할 수 있습니다.
둘째, 석유와 같은 유기용매 역시 수질오염과 토양오염의 중요한 원인이다.그래핀 자체는 강한 친유성을 갖고 있으며, 높은 흡착 능력과 높은 흡착 효율과 함께 폐수 내 오일과 같은 유기 용매의 흡착에 도움이 됩니다.그래핀 에어로젤, 그래핀 스펀지 등은 흡착능력을 높이고 흡착속도를 높일 수 있어 원유 누출로 인한 수질오염의 응급처리에 활용될 수 있다.
마지막으로, 항생제는 자연 환경에서 미생물 개체군의 균형을 깨뜨릴 뿐만 아니라 인체 내에서 쉽게 약물 내성을 유발할 수 있는 잠재적인 환경 위험 요소입니다.현재 항생제 취급에는 흡착법, 생물학적 방법, 고도산화법 등이 주로 사용되고 있다.그 중 생물학적 방법과 고급 산화 방법은 모두 적용에 있어 특정 결함이 있으며 흡착 방법의 부작용은 상대적으로 적습니다.그래핀을 변형함으로써 그래핀의 항생제에 대한 흡착 속도와 흡착 능력을 향상시킬 수 있으며 온도가 증가함에 따라 향상되지만 이온 농도가 높을수록 흡착 능력 향상에 영향을 미칩니다[4].따라서 항생제를 흡착할 때에는 적절한 온도와 농도를 선택하는 것이 필요하다.
씨.해수 담수화 공학에 그래핀을 적용합니다.수질형 물 부족 문제를 해결하는 동시에 수자원 증가분을 늘리는 것도 수자원 부족 문제를 해결하기 위한 중요한 수단이다.그래핀의 우수한 차단성을 바탕으로 그래핀을 사용하면 바닷물의 염이온에 대한 저항성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.장벽, 해수 담수화의 목적을 달성하기 위해.실험에 따르면 산화 그래핀 필름이 이 기능을 달성할 수 있는 것으로 나타났습니다.그래핀 멤브레인 층 간격의 효과적인 제어를 통해 순수한 물과 염 이온의 정밀한 스크리닝이 가능하고 해수 담수화 효율을 향상시킬 수 있습니다.게다가 그래핀 담수화막은 내구성이 뛰어나고 가격도 저렴하다.또한, 독립형 태양광 변환기의 연구개발은 해수의 담수화 기능을 크게 향상시킬 수 있으며, 이 기술은 가까운 미래에 산업적 응용을 달성할 가능성이 매우 높습니다.또한 그래핀 소재는 해수 담수화 외에도 먹는 물을 정화하는 데에도 사용되며 정수장 장비의 필터 요소 교체를 줄이고 정수 비용을 절감할 수 있다.
대기 오염 제어 공학에 그래핀 적용
대기오염을 과학적이고 효과적으로 처리하기 위해서는 관련 기술혁신과 신소재 연구개발이 필요합니다.독특한 장점으로 인해 그래핀 소재는 공기 처리 분야에서도 중요한 역할을 합니다.
ㅏ.그래핀은 특수 활성탄 소재로 표면적이 넓고 흡착 성능이 뛰어나 대기오염 방지용으로 선택되는 소재이다.대기오염은 주로 먼지와 유해가스에 의해 발생합니다.그래핀의 뛰어난 흡착 특성으로 인해 공기 중의 먼지를 흡수하고 공기 중 입자상 물질의 농도를 줄일 수 있습니다.동시에 포름알데히드로 대표되는 각종 유해가스를 제거할 수 있습니다.그래핀의 항균성을 활용해 개발된 그래핀 마스크는 호흡기를 보호할 수 있다.변형 그래핀은 유해한 가스를 변환하고 대기 환경을 개선할 수도 있습니다.
비.그래핀은 대기 오염 감지 및 처리 분야에 큰 응용 가능성을 가지고 있습니다.그래핀의 스펙트럼 대역폭은 매우 넓기 때문에 광검출기는 스펙트럼 검출 범위가 넓어 중적외선 영역에서 가스 분자의 강한 공명 흡수 피크를 검출하고 미량 가스 농도를 전기 신호로 변환하며 오염 상태를 검출할 수 있습니다.그래핀이 도핑된 이산화티타늄 복합재료는 자외선 조사에 따라 오염물질을 분해할 수 있어 대기오염 제어에 활용될 수 있다.