隨著人口不斷的增長、工業廢水的亂排亂放、城市生活垃圾、農藥噴灑等等，造成水污染情況不斷加劇，水是生命之源，治理污水迫在眉睫，所以近年來人們開始積極尋找污水處理與利用的方法。

常見的污水處理方法有物理法、化學法和生物法，其中物理吸附以其節能和綠色的特點成為污水處理中最方便和環保的方法。傳統的物理吸附劑有：活性炭、活化煤、焦炭、煤渣、樹脂、木屑等，但是存在吸附容量小、消耗量大和吸附循環次數少等問題。

石墨烯擁有比表面積大、強度高、化學穩定性好、可修飾性強以及導電性好等優點，不僅可很好的吸附水中的有機溶劑、重金屬等污染物，還可作為催化劑載體，催化水中污染物的降解，因而作為污水處理材料被人們廣泛研究。

石墨烯吸附水中的有機物

石墨烯材料可以用來吸附水中有機污染物，例如有機染料、烴類、原油、農藥和一些天然有機物質。劉兆平教授利用甲酰胺作為驅動劑，通過普通加熱的方式制備具有納米卷結構的氮摻雜三維石墨烯材料。去除亞甲基藍和羅丹明B的去除效率分別達到了96.8%和94.6%。氮摻雜所帶來的螺旋通道是使有機物可以連續高效率的擴散到石墨烯內層的關鍵。

石墨烯在治理重金屬污染中的作用

不加限制的科技發展對環境造成了極大破壞，如電子廢棄產品的不當處理對水體造成了重金屬污染。而石墨烯由于具有超大比表面積，其在吸附劑領域具有很大應用潛力。由于石墨烯表面活性官能團較少，因此許多研究者針對石墨烯進行修飾和改性后，將其應用于重金屬的吸附，取得了較好的吸附效果，甚至可以實現多種重金屬離子的同時吸附去除。

與石墨烯相比，GO由于具有更多含氧官能團，親水性強，因此更容易被修飾，也使其更易與金屬形成絡合物，因此更有利于水中重金屬的吸附。除了對重金屬具有好的吸附性，GO對放射性元素鈾(VI)也具有很好的吸附性。

石墨烯作為催化劑載體降解污染物

石墨烯巨大的比表面積和表面豐富的官能團賦予其優異的特性，使其作為催化劑載體等方面具有較大的潛力。研究表明，以石墨烯為載體制備的二氧化鈦/石墨烯光催化劑在紫外光下降解羅丹明B和亞甲基藍的速率較純TiO2有明顯提高。金屬氧化物/石墨烯復合材料則具有非常好的光催化效率，可催化降解有機物、還原重金屬陽離子以及凈化水。

石墨烯催化劑還可以殺死污水中的細菌。石墨烯和氧化鎢納米復合材料表現出良好的光催化殺滅噬菌體的特性。TiO2/石墨烯復合材料催化劑在光照下也表現出對線蟲和大腸桿菌的毒副作用