水處理是指使水更適合其應(yīng)用的一組主要工業(yè)過程的統(tǒng)稱，這些過程可以是飲用水、醫(yī)療用途、工業(yè)用途等。水處理過程的目的是去除或減少現(xiàn)有的水污染物，使其達(dá)到適合使用的水平。具體的過程是根據(jù)預(yù)期用途量身定做的——例如，廢水處理(從浴缸、洗碗機(jī)等)將需要不同于廢水處理(從廁所)的措施。

水處理的主要類型

所有的水處理都涉及固體(通常通過過濾和沉淀)、細(xì)菌、藻類和無機(jī)化合物的去除。使用過的水可以轉(zhuǎn)化為環(huán)境可接受的水，甚至通過各種處理的飲用水。

水處理大致分為工業(yè)處理和生活/市政處理。工業(yè)用水處理包括鍋爐水處理(去除或化學(xué)改性對(duì)鍋爐有害物質(zhì))、冷卻水處理(減少對(duì)工業(yè)冷卻塔的損害)和廢水處理(工業(yè)使用和污水)。廢水處理是去除廢水或污水中的大部分污染物的過程，產(chǎn)生的液體可以處理到自然環(huán)境和污泥(半固體廢物)。

廢水治療通常包括三個(gè)層次:初級(jí)(機(jī)械)水平,大約50 – 60%的固體的篩查和沉降從未經(jīng)處理的污水,第二個(gè)(生物)治療水平中溶解有機(jī)物逃脫主要治療是通過微生物消耗它作為食物轉(zhuǎn)換成二氧化碳、水和能源。三次處理去除任何殘留的雜質(zhì)，產(chǎn)生幾乎飲用水的污水。消毒，通常是用氯消毒，有時(shí)是排放污水前的一個(gè)額外步驟。由于氯氣價(jià)格高，以及對(duì)氯氣殘留物對(duì)健康的影響的擔(dān)憂，所以并不總是這樣做。

海水淡化是一種從鹽水中提取鹽，生產(chǎn)出適合飲用或灌溉的淡水的過程。雖然該技術(shù)已經(jīng)投入使用，而且在未來還有很大的發(fā)展前景，但成本仍然很高，反滲透技術(shù)消耗大量能源(脫鹽核心工藝是基于反滲透膜技術(shù))。

石墨烯是什么?

石墨烯是一種由碳原子組成的二維網(wǎng)格，以蜂窩晶格的形式排列。贏得了標(biāo)題“奇跡”材料由于驚人的大量的難以置信的屬性——這薄,單原子厚度的物質(zhì)(是太薄的事實(shí)上,你需要堆棧約三百萬(wàn)層的1毫米厚鋼板!)是最輕的,最強(qiáng)的,薄的,最好的熱和電進(jìn)行材料發(fā)現(xiàn),列表并沒有就此結(jié)束。石墨烯是一個(gè)不斷進(jìn)行研究的課題，人們認(rèn)為它能夠徹底改變整個(gè)行業(yè)，因?yàn)檠芯咳藛T正在研究許多不同種類的石墨烯基材料，每一種材料都具有獨(dú)特的質(zhì)量和名稱。

石墨烯和水處理

水是一種寶貴的資源，明智地使用和維持供水是人類面臨的最重要和最關(guān)鍵的挑戰(zhàn)之一。由于飲用水(以及農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水)總是迫切需要，因此不斷尋求新技術(shù)來降低利用水資源的過程的成本和足跡。許多研究集中在用于不同水處理用途的石墨烯上，納米技術(shù)還具有消除細(xì)菌和其他污染物的巨大潛力。

在石墨烯的眾多顯著特性中，它的恐水癥可能是對(duì)水處理最有用的特性之一。石墨烯天然排斥水，但當(dāng)其內(nèi)部形成細(xì)孔時(shí)，允許快速滲透。這引發(fā)了關(guān)于使用石墨烯進(jìn)行水過濾和脫鹽的想法，特別是一旦制造這些微孔的技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。石墨烯薄片(帶小孔穿孔)作為水過濾的一種方法被研究，因?yàn)樗鼈兡軌蜃屗肿油ㄟ^，但阻止污染物和物質(zhì)的通過。石墨烯的重量和尺寸小，有助于制造輕量、節(jié)能和環(huán)保的一代水過濾器和脫鹽器。

人們發(fā)現(xiàn)，由氧化石墨烯制成的薄膜，除了水之外，對(duì)所有氣體和蒸汽都是不透水的。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，可以制作出一個(gè)精確的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以超高速分離尺寸非常相似的原子種類，從而實(shí)現(xiàn)超高效過濾。這為以快速和相對(duì)簡(jiǎn)單的方式使用海水作為飲用水資源的可能性打開了大門。