作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”、“新材料之王”?？茖W(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”，極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。環(huán)?？蒲腥藛T也興趣盎然，在這種單原子薄膜上“精工細(xì)作”，他們相信，石墨烯在潔水去污、凈化環(huán)境等方面，蘊(yùn)含著巨大的潛力。

石墨烯以獨(dú)特的力學(xué)和電學(xué)特性被稱為“神奇材料”，它與水的相互作用有趣，卻也是令人困惑的：石墨烯表面排斥水分子，但當(dāng)石墨烯薄膜浸入到水中時(shí)，毛細(xì)通道卻允許水分子快速滲透。石墨烯與水之間的這種“若即若離”的關(guān)系令科學(xué)家著迷。近年來，科學(xué)家一直探索著將石墨烯家族作為新型材料在水處理中加以應(yīng)用。一種石墨烯衍生物——氧化石墨烯薄膜作為可用于過濾工藝的替代品，受到了大量的關(guān)注。氧化石墨烯利用環(huán)氧樹脂在氧化石墨烯側(cè)面“筑墻加固”，不僅有效地阻止了變形，還可以可精確控制薄膜的孔隙大小，阻擋鹽分隨水流過，水分子能通過這層屏障，據(jù)此過濾海水中鹽分，將鹽水變?yōu)榈?，脫鹽應(yīng)用十分理想。

在水處理中，石墨烯類碳材料除了利用其過濾的作用外，還有一個(gè)重要的作用，就是吸附。作為水處理吸附劑，可吸附三類污染物: 有機(jī)物，金屬離子與無機(jī)陰離子。石墨烯巨大的比表面積使它成為優(yōu)質(zhì)吸附劑。常見的石墨烯類碳材料除包括石墨烯和上述的氧化石墨烯外，還有還原氧化石墨烯。

氧化石墨烯去除金屬離子是由于氧化石墨烯表面的環(huán)氧基、羧基、羥基等含氧基團(tuán)能與金屬離子，尤其是多價(jià)的金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。

石墨烯的復(fù)合材料可作為光催化劑對(duì)污染物進(jìn)行光降解。這是由于石墨烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)使之具有較高的電子傳輸性能，在光電轉(zhuǎn)化和光催化應(yīng)用中，將石墨烯類碳材料與光催化材料結(jié)合，在水處理中可以發(fā)揮兩種材料的協(xié)同效應(yīng)。石墨烯類碳材料在復(fù)合材料中作為吸附劑、電子受體，有效增強(qiáng)了常見光催化材料對(duì)有機(jī)染料和重金屬污染物的光降解效果。

石墨烯類碳材料及其復(fù)合物在水處理領(lǐng)域應(yīng)用、主要通過改進(jìn)后石墨烯類碳材料本身的過濾作用，以及與其他功能性化合物復(fù)合，來增強(qiáng)材料在吸附、靜電作用、磁性、電子傳遞及還原等方面的能力，進(jìn)而去除水中的污染物?？傊?，石墨烯碳材料及其復(fù)合材料在水處理中易于分離、環(huán)境友好的性能具有廣泛的應(yīng)用前景。