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)改性對鍋爐有害物質(zhì))、冷卻水處理(減少對工業(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層次:初級(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(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額外步驟。由于氯氣價(jià)格高，以及對氯氣殘留物對健康的影響的擔(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。石墨烯是一個不斷進(jìn)行研究的課題，人們認(rèn)為它能夠徹底改變整個行業(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。這為以快速和相對簡單的方式使用海水作為飲用水資源的可能性打開了大門。