随着经济的发展，工厂的快速工作，废水的排放也不断地增多。污染物的种类与危害性也增多（如重金属离子，难降解的有毒染料等），这些污染物无时不刻不在威胁着人们与生态的安全。染料是一种稳定的有机化合物，含有芳香结构，主要由发色基团和助色基团组成，难以降解。水体中含有低浓度的染料就会呈现出明显的颜色，造成水体污染，减少日光的入射量，减弱了水中植物的光合作用，从而影响到整个水体生态系统的发展。铅、镉、铜等重金属是人类健康的主要威胁。排放的废水中的重金属离子会导致一些疾病的发生。
　　如何去除这些污染物，保障人们与生态环境的安全呢？
　　到目前为止，已有许多技术用于去除污染物，如絮凝，离子交换，共沉淀，吸附法等。在这些方法中， 吸附法因为易于操作，成本低廉，去除效果好而被广泛使用。而氧化石墨烯天然高分子复合材料在处理水污染问题上表现出优异的吸附性能，具有很好的应用前景。以下就几种石墨烯与天然高分子复合材料吸附作用进行简要概述：
　　01、石墨烯与壳聚糖复合吸附剂
　　1.1对染料的吸附
　　研究吸附材料对染料的吸附时，常用的模型染料有阳离子型染料（亚甲基蓝、罗丹明B等），阴离子型染料（刚果红、甲基橙等）。对于阳离子型亚甲基蓝（MB）染料的吸附研究，将磁性纳米Fe3O4与壳聚糖混合反应，加入戊二醛进行交联，然后加入氧化石墨烯制备成磁性壳聚糖/氧化石墨烯（MCGO）吸附剂。对亚甲基蓝的饱和吸附量达到了 179.6 mg/g。为进一步提高吸附性能，将壳聚糖与氧化石墨烯制备成海绵状，其对亚甲基蓝的吸附提高到了275.5 mg/g。

　　2.2对重金属离子的吸附
　　石墨烯/纤维素复合吸附剂对不同金属离子的吸附性能不同，有文献报道有序多孔氧化石烯/ 羧甲基纤维素复合吸附材料对不同金属离子的吸附量顺序如下 ：Cu（II）（82.93 mg/g）> Pb（II） （76.70 mg/g）> Ni（II）（72.04 mg/g）> Co（II）（59.99 mg/g）> Cd（II）（46.13 mg/g）。为提高吸附材料的吸附性能，以丙烯酰胺和乙二胺改性纤维素并与氧化石墨烯交联，对 Pb（II）离子的最大吸附量为 186.48 mg/g。
　　03 脱附再生
　　石墨烯与天然高分子复合材料不仅吸附性能好，更能进行脱附再生，进行可再生利用，对环境以及生态起到了很好的保护作用。以石墨烯/壳聚糖复合材料为例，当吸附阳离子型染料或金属离子时，由于吸附位点为含氧官能团，则选择盐酸、硝酸等酸性溶剂，氢离子与吸附的染料或金属离子形成竞争作用，从而实现脱附。当吸附阴离子型染料时，吸附过程由铵根离子完成，选用氢氧化钠进行脱附。在氢氧根的影响下，铵根离子呈现去质子化作用，从而削弱了吸附剂与染料分子之间的静电作用，导致脱附反应发生。除酸碱溶剂外，还常用疏水性溶剂对染料进行脱附，因为疏水性溶剂比水更易溶解这些染料。
　　总结：
　　石墨烯/天然高分子复合吸附剂结合了石墨烯的高比表面积、机械性能优良、吸附性能出色和天然高分子材料的价格低廉、无毒、生物相容性好等优势。使复合材料的综合性能优于单一材料，在吸附染料和重金属离子方面有巨大的应用前景。在以后的研究中我们需要着重关注以下几点：
　　（1）优化石墨烯与天然高分子的复合比例
　　（2）复合吸附剂的可循环利用性
　　（3）处理实际废水
　　最后，石墨烯/天然高分子复合材料是一种非常有潜力的吸附材料。为高效吸附剂的研究提供了新的方向，成为处理污染物的研究热点。然而要实现高效率、高稳定性的复合吸附剂的工业化应用，仍然需要研究者的共同努力。
　　参考文献
　　[1]张靖宇. 石墨烯与天然高分子复合吸附剂的制备及在印染中的应用[D].河北科技大学,2019.
　　[2]张靖宇,张占柱,许佳.石墨烯与天然高分子复合吸附材料的研究进展[J].印染,2019,45(05):52-57.
　　编辑：陈昊南
　　校对：陈裕耀、张元铭、郭司淼、赖湘婷
　　文章来源：高分子物理学