配體交換作用即：氧化石墨烯上原有的配位體被溶液中的金屬離子所取代，并以配位鍵的形式生成不溶于水的配合物，**終通過簡(jiǎn)單的過濾即可從溶液中去除。Tang等47對(duì)Fe與GO（質(zhì)量比為1：7.5）復(fù)合及Fe與Mn（摩爾比為3∶1）復(fù)合的氧化石墨烯/鐵-錳復(fù)合材料（GO/Fe-Mn）進(jìn)行了吸附研究，通過一系列的實(shí)驗(yàn)表明，氧化石墨烯對(duì)Hg2+的吸附機(jī)理主要是配體交換作用，其比較大吸附量達(dá)到32.9mg/g。Hg2+可在水環(huán)境中形成Hg(OH)2，與鐵錳氧化物中的活性點(diǎn)位（如-OH）發(fā)生配體交換作用，從而將Hg(OH)2固定在氧化石墨烯/鐵-錳復(fù)合材料上，達(dá)到去除水環(huán)境中Hg2+的目的。氧化石墨烯經(jīng)一定功能化處理后可發(fā)揮更大的性能優(yōu)勢(shì)，例如大比表面積、高敏感度和高選擇性等，這些特性對(duì)于氧化石墨烯作為吸附劑吸附水環(huán)境中的金屬離子有著重要的作用。氧化石墨烯（GO）的厚度只有幾納米，具有兩親性。河北進(jìn)口氧化石墨

在氧化石墨烯的納米孔道中，分布著氧化區(qū)域和納米sp2雜化碳區(qū)域，水分子在通過氧化區(qū)域時(shí)能夠與含氧官能團(tuán)形成氫鍵，從而增加了水流動(dòng)阻力，而在雜化碳區(qū)域水流阻力很小。芳香碳網(wǎng)中形成的大多數(shù)通路被含氧官能團(tuán)有效阻擋，從而分離海水中Na+和Cl-等小分子物質(zhì)12,13。相比于其他納米材料，GO為快速水輸送提供了較多優(yōu)越性能，如光滑無摩擦的表面，超薄的厚度和超高的機(jī)械強(qiáng)度，所有這些特性都提高了水的滲透性。前超濾膜、納濾膜、反滲透膜等膜技術(shù)，已經(jīng)成功地應(yīng)用到水處理的各個(gè)領(lǐng)域，引起越來越多的企業(yè)家和科學(xué)家的關(guān)注8-11。GO薄膜在海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用主要是去除海水中的鹽離子，探究GO薄膜的離子傳質(zhì)行為具有更為重要的實(shí)用意義。制造氧化石墨廠家報(bào)價(jià)在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)過程中，得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團(tuán)。

使得*在單層中排列的水蒸氣可以滲透通過納米通道。通過在GO納米片之間夾入適當(dāng)尺寸的間隔物來調(diào)節(jié)GO間距，可以制造廣譜的GO膜，每個(gè)膜能夠精確地分離特定尺寸范圍內(nèi)的目標(biāo)離子和分子。水合作用力使得溶液中氧化石墨烯片層間隙的距離增大到1.3nm，真正有效、可自由通過的孔道尺寸為0.9nm，計(jì)算出水合半徑小于0.45nm的物質(zhì)可以通過氧化石墨烯膜片，而水合半徑大于0.45nm的物質(zhì)被截留，如圖8.4所示。例如，脫鹽要求GO的層間距小于0.7nm，以從水中篩分水合Na+（水合半徑為0.36nm）。通過部分還原GO以減小水合官能團(tuán)的尺寸或通過將堆疊的GO納米片與小尺寸分子共價(jià)鍵合以克服水合力，可以獲得這種小間距。與此相反，如果要擴(kuò)大GO的層間距至1~2nm，可在GO納米片之間插入剛性較大的化學(xué)基團(tuán)或聚合物鏈（例如聚電解質(zhì)），從而使GO膜成為水凈化、廢水回收、制藥和燃料分離等應(yīng)用的理想選擇。如果使用更大尺寸的納米顆?；蚣{米纖維作為插層物，可以制備出間距超過2nm的GO膜，以用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用（例如人工腎和透析），這些應(yīng)用需要大面積預(yù)分離生物分子和小廢物分子。

氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團(tuán)含有孤對(duì)電子，可作為配位體與具有空的價(jià)電子軌道的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成不溶于水的絡(luò)合物，從而有效去除溶液中的金屬離子。Madadrang等45制得乙二胺四乙酸/氧化石墨烯復(fù)合材料（EDTA-GO），通過研究發(fā)現(xiàn)其對(duì)金屬離子的吸附機(jī)制主要為絡(luò)合反應(yīng)，即氧化石墨烯的表面官能團(tuán)與水中的金屬離子反應(yīng)形成復(fù)雜的絡(luò)合物，具體過程如圖8.7所示，由于形成的絡(luò)合物不溶于水，可通過沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。氧化石墨可以用于提高環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚酰胺等聚合物的導(dǎo)熱性能。

多層氧化石墨烯（GO）膜在不同pH水平下去除水中有機(jī)物質(zhì)的系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)和機(jī)理研究。該研究采用逐層組裝法制備了PAH/GO雙層膜，對(duì)典型單價(jià)離子（Na+，Cl-）和多價(jià)離子（SO42-，Mg2+）以及有機(jī)染料（亞甲藍(lán)MB，羅丹明R-WT）和藥物和個(gè)人護(hù)理品（三氯生TCS，三氯二苯脲TCC）在反滲透膜系統(tǒng)中通過GO膜的行為進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在pH=7時(shí)，無論其電荷、尺寸或疏水性質(zhì)如何，GO膜能夠高效去除多價(jià)陽離子/陰離子和有機(jī)物，但對(duì)于單價(jià)離子的去除率較低。傳統(tǒng)的納濾膜通常帶負(fù)電，且只能去除帶有負(fù)電荷的多價(jià)離子和有機(jī)物。隨著pH的變化，GO膜的關(guān)鍵性質(zhì)（例如電荷，層間距）發(fā)生***變化，導(dǎo)致不同的pH依賴性界面現(xiàn)象和分離機(jī)制，一些有機(jī)物（例如三氯二苯脲）的分子形狀由于這種有機(jī)物與GO膜的碳表面的遷移性和π-π相互作用而極大地影響了它們的去除。氧化石墨中存在大量親水基團(tuán)(如羧基與羥基)，在水溶液中容易分散。官能化氧化石墨納米材料

氧化石墨烯可以有效去除溶液中的金屬離子。河北進(jìn)口氧化石墨

工業(yè)化和城市化導(dǎo)致天然地表水體中的有毒化學(xué)品排放，其中包括酚類、油污、***、農(nóng)藥和腐植酸等有機(jī)物，這些污染物在制藥，石化，染料，農(nóng)藥等行業(yè)的廢水中***檢測(cè)到。許多研究集中在從水溶液中有效去除這些有毒污染物，如光催化，吸附和電解54-57。在這些方法中，由于吸附技術(shù)低成本，高效率和易于操作，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他技術(shù)。與傳統(tǒng)的膜材料不同，GO作為碳質(zhì)材料與有機(jī)分子的相互作用機(jī)理差異很大。新的界面作用可在GO膜內(nèi)引入獨(dú)特的傳輸機(jī)制，導(dǎo)致更有效地從水中去除有機(jī)污染物。石墨烯和GO對(duì)有機(jī)物的吸附機(jī)理的研究表明，疏水作用、π-π鍵交互作用、氫鍵、共價(jià)鍵和靜電相互作用會(huì)影響石墨烯和GO對(duì)有機(jī)物的吸附能力。河北進(jìn)口氧化石墨