陈希[1]2005年在《膨胀石墨基多孔炭/炭复合材料的制备及吸附性能》文中研究说明膨胀石墨是一种疏松多孔的蠕虫状颗粒,其独特的孔隙结构使其对油类等大分子物质具有良好的吸附能力。由于膨胀石墨密度低、机械性能差,给实际使用带来一定困难。利用膨胀石墨丰富的孔系结构,以此为基础制备具有一定强度及吸附能力的多孔材料,具有重要的实践意义。本论文利用热固性树脂增强压缩膨胀石墨基体,通过树脂浸渍-固化-炭化-活化工艺制备成膨胀石墨基低密度炭/炭复合材料。通过测试材料的压缩性能及抗磨损性能,所得材料强度及抗磨损能力比原膨胀石墨基体均有所提高,使材料具有一定的可应用性。XRD分析显示,制得复合材料由无定形炭及石墨晶体两种形态的炭组成。SEM分析显示,树脂热解炭包裹着膨胀石墨颗粒表面及分布于颗粒片层之间,填充了石墨颗粒内部的部分孔隙,使得材料内部的开放孔数量有所减少。孔结构分析显示,材料具有丰富的较高的比表面积和微孔结构,微孔主要分布在树脂炭组分中,石墨基体中主要为中孔及大孔为主的结构。活化时间、温度、活化剂等因素对微孔的发展具有一定影响,对大中孔影响不大。膨胀石墨基炭/炭复合材料对于纯油品、漂浮状态的油品和低含量的乳化状态油均具有较好的吸附能力。其对纯油品的饱和吸附量约在10～20g/g之间。饱和吸附量随油品动力粘度增大,随材料密度增大而减少。有机溶剂清洗法对吸附油品后的复合材料具有较好的脱除与再生效率。膨胀石墨基炭/炭复合材料对染料具有一定吸附脱色能力,其吸附速率及效率低于松散态膨胀石墨、略高于压缩膨胀石墨块,远远高于颗粒活性炭。复合材料的膨胀石墨基体提供了大的接触面积,有利于染料分子的扩散吸附;树脂炭组分提供了较高的微孔容积,有利于染料分子的吸附。染料的初始浓度、pH值及孔结构参数对吸附脱色效果具有一定影响。复合材料对亚甲基蓝溶液的吸附等温线为II型,对甲基橙溶液的吸附等温线为I型,用Freundlich和Langmuir方程对其均能实现较好拟合。
杨丽娜[2]2004年在《膨胀石墨对染料吸附脱色作用的研究》文中进行了进一步梳理近些年，随着染料工业的发展，产生了大量的染料废水，其特点是浓度高、色泽深、成分复杂，由于大量的排入江河湖海，严重的污染了水体环境。其中色泽污染最为严重，因而染料废水的脱色成为人们关注的焦点和研究的重点。目前染料废水的脱色处理方法有物理法、化学法、生化法等。物理法中的吸附法是最常见的方法，它是一种物质附着在另一种物质表面上的过程。多孔性固体物质可作为吸附剂，如活性碳，吸附树脂等，此外，也有使用廉价的煤和煤渣、天然废料作为吸附剂。吸附按其作用力可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附，水处理中大多数吸附现象都是上述叁种吸附作用的综合结果。膨胀石墨是一种柔软、疏松多孔的物质，它是由天然鳞片石墨经氧化、插层、水洗、干燥及高温膨化而得到的。由于沿微晶C轴方向膨胀几十倍到几百倍得到的，因而它的表面及内部形成许多微小的孔，比表面积大为增加，一般为50～200m~2／g，孔径大小不均，以中大孔为主。同时它还具有低密度、质轻的特点，并且耐氧化、耐腐蚀、具有高的化学稳定性，还可以耐高温、低温、无毒、不会造成环境污染，易于处理，有一定的再生性，所以说它是一种很好的吸附材料。作为一种新型的环境材料，将它应用于吸附的研究刚刚起步，相关报道以吸附油类物质居多，吸附染料的报道较少见。 本论文的主要工作： 1、采用本研究室膨胀石墨的制备方法制备出了不同膨胀体积的膨胀石墨，采用紫外、扫描电镜、透射电镜、x衍射、红外及能谱等手段对膨胀石墨进行表征，获得了它们的结构、形貌和表观性能的相关信息。 2、研究了膨胀石墨对活性染料、酸性染料及直接染料的吸附脱色作用，探讨了吸附时间、pH值、用量、浓度和温度对脱色效果的影响。 3、初步探讨了膨胀石墨对染料吸附脱色作用的机理。
游婷婷[3]2010年在《插钛膨胀石墨的制备及其应用研究》文中研究说明膨胀石墨是一种可再生环境修复材料。它是以天然鳞片石墨为原料,利用物理或化学的方法使某些原子或原子团插入石墨层间,得到的一种石墨层间化合物(可膨胀石墨),可膨胀石墨经过瞬时高温处理后发生膨胀,形成的一种具有丰富的孔隙结构、低堆积密度、高化学稳定性的物质。TiO_2是一种具有良好的化学热稳定性、抗磨损性、价廉、无毒的光学催化剂。在其使用过程中,为保证其重复利用,通常将其负载于一定形式的载体上。插钛膨胀石墨可以将膨胀石墨的吸附作用和TiO_2的光降解作用结合起来,对有机物污染的脱除将起到一定的作用。本文以50目鳞片石墨为原料,高锰酸钾为氧化剂,硫酸、钛酸丁酯为插层剂,制备了膨胀容积为320mL/g的插钛膨胀石墨,并利用X-ray衍射图谱、能量色散谱对原料石墨、可膨胀石墨、膨胀石墨进行了表征,测定了比表面积、孔径、孔容积等结构参数。X-ray衍射图谱分析表明:在实验条件下,可膨胀石墨中TiO_2以锐态型形式存在,膨胀石墨中钛以TixOy形式存在。实验考察了插钛可膨胀石墨对合成乙酸异戊酯反应的催化作用。以硫酸和钛酸四丁酯为插层剂所得可膨胀石墨固体酸催化剂合成乙酸异戊酯的适宜条件是:醇酸摩尔比为1.5:1.0,催化剂用量为酸醇总质量的7.5%,反应时间为2.5h,保持微沸和分水条件。此条件下得到的酯化率为87.9%。以插钛膨胀石墨为吸附剂,从理论上系统地考察了其对酸性桃红-3B,碱性嫩黄-O和碱性品红叁种不同结构染料的脱色规律,研究了离子强度、pH值等因素对染料脱色热力学的影响。热力学研究表明:染料浓度对脱色时间没有影响,但是浓度增加会降低脱色率;盐的存在有利于染料的脱色;pH不仅会影响脱色率,还会影响染料溶液本身的吸光度;插钛膨胀石墨对染料的脱色作用大于膨胀石墨单独的吸附脱色作用和钛氧化物(负载于膨胀石墨)单独的光降解脱色作用;膨胀石墨的吸附脱色作用大于钛氧化物(负载于膨胀石墨)的光降解脱色作用。以插钛膨胀石墨为吸附剂,从理论上系统地考察了其对碱性嫩黄-O脱色动力学规律。研究表明:此脱色过程可以用准二级模型来描述;插钛膨胀石墨对碱性嫩黄-O的脱色过程以物理吸附作用为主。
贾志欣[4]2006年在《负载TiO_2的膨胀石墨的制备与吸附和光催化性能研究》文中指出随着工农业生产的发展,人类有限的水资源受到日益严重的污染。污染来源于工业排放的污水,其中水体中的各种染料毒性大,色泽深,难降解严重危害了生态环境。同时农业使用的各种各样的农药,包括杀虫剂、除草剂、助长剂等也日益增多。这些污染严重的影响了人类的生存,解决这些水污染的问题也越发紧迫。 目前染料废水的脱色处理方法有物理法、化学法、生化法等。物理法中的吸附法是最常见的方法,它是一种物质附着在另一种物质表面上的过程。多孔性固体物质可作为吸附剂,如活性炭,吸附树脂等:化学方法主要是用一些氧化物作为催化剂光降解,催化剂主要有TiO_2、Zn_O、SnO_2等氧化物或者是它们的混合物;生化方法主要是用微生物来降解。 膨胀石墨吸附材料是一种疏松多孔的蠕虫状物质,形态上形成大量的网络状微孔结构,具有较大的比表面积,较高的表面活性,是一种亟待开发的吸附材料。同时它还具有低密度、质轻的特点,并且耐氧化、耐腐蚀、具有高的化学稳定性,还可以耐高温、低温、无毒、不会造成环境污染。而TiO_2具有非常好的化学热稳定性、抗磨损性、价廉、无毒、好的光催化效果等优点,因此负载TiO_2的膨胀石墨将膨胀石墨的吸附作用和TiO_2的的光降解作用结合起来,将在环境污染的治理方面具有广阔的应用前景。 本论文的主要工作: 1、制备出负载TiO_2和其它氧化物的膨胀石墨,采用扫描电镜、透射电镜、x衍射、能谱等手段对负载氧化物的膨胀石墨进行表征,获得了它们的结构、形貌和表观性能的相关信息。 2、研究不同膨化温度下负载TiO_2的膨胀石墨对染料甲基橙和几种常用农药的吸附和光催化性能。 3、初步探讨负载TiO_2的膨胀石墨对染料和农药的吸附和光降解作用的机理。
吕溥[5]2008年在《膨胀石墨的制备表征及其吸附性能研究》文中提出膨胀石墨是一种可再生环境修复材料。它是以天然鳞片石墨为原料,利用物理或化学的方法使非碳质反应物插入石墨层间,形成石墨层间化合物可膨胀石墨,可膨胀石墨经过高温膨胀而得到的一种疏松、多孔、质轻的物质。本文以硫酸作为插层剂,硝酸和叁氯化铁为辅助插层剂,高锰酸钾为氧化剂,通过正交实验筛选出了获得最大膨胀容积的实验方案。用X-ray衍射图谱、能量色散谱、比表面积、孔径、孔容积等对原料石墨、可膨胀石墨、膨胀石墨等进行了表征,并建立了膨胀石墨中硫含量的测定方法。染料废水是一类有害的工业废水。本文以膨胀石墨为吸附剂,系统地考察了膨胀石墨对碱性品红,酸性桃红-3B,碱性嫩黄-O的吸附热力学及动力学规律；考察了染料浓度、pH值、离子强度、膨胀石墨的膨胀容积等因素对膨胀石墨吸附染料热力学的影响。动力学研究表明膨胀石墨对染料的吸附过程可以用二级模型来表示,且吸附过程为内扩散控制。膨胀石墨对染料和油的吸附量存在显着差异。为了考察膨胀石墨对这两类吸附质的不同吸附机理,本章测定了膨胀石墨对油和染料的单独吸附性能及被染料饱和后的膨胀石墨对油的分级吸附性能,并对分级吸附性能的差异进行了方差分析；借助于膨胀石墨、被染料饱和的膨胀石墨、被油饱和的膨胀石墨的扫描电子显微镜图谱分析证实了染料和油在膨胀石墨上的不同吸附位置。磺酸盐废水是另一类有害的工业废水。本文以分别含有苯环、萘环以及葸醌结构的芳香族磺酸盐为被吸附对象,研究了其在膨胀石墨上的吸附动力学和吸附热力学行为；考察了磺酸盐浓度、pH值、离子强度、石墨的膨胀容积等因素对吸附热力学的影响。动力学研究表明膨胀石墨对染料的吸附过程可以用二级模型来表示,物理吸附是全部吸附过程的主要因素。作为硫酸插层产物的可膨胀石墨,对冰乙酸和异戊醇的酯化反应表现出了良好的催化活性。反应过程具有醇酸摩尔比小、反应时间短、产率高、产品色泽好,催化剂易于分散和回收等特点。可膨胀石墨作为多相催化剂,可用于催化合成具有质子转移的有机反应。
张昆[6]2016年在《低硫膨胀石墨制备工艺与吸附性能研究》文中认为膨胀石墨是一种新型碳材料,具有疏松多孔的结构,且其表面积大。因此,其对大分子化合物有着超强的吸附能力,在多个领域得到了广泛地应用。近年来,在工业废水和海上溢油处理等方面,膨胀石墨发挥着日益突出的作用。本文通过实验研究了低硫膨胀石墨(EG)的较佳制备工艺条件,并通过FE-SEM、XRD、FT-IR和TG-DTA等手段对其进行了物理性能表征。同时,系统考察了EG用量、染料溶液浓度和油品黏度、吸附温度、pH值和搅拌速度等因素对EG吸附性能的影响。此外,还进行了EG对两种染料的吸附动力学和热力学研究。主要研究结果如下:所制备低硫EG具有疏松多孔的蠕虫状形貌和叁级孔结构,相比于天然鳞片石墨,其结晶度略有降低。低硫EG的较佳制备工艺条件为:天然鳞片石墨(g):高氯酸(mL):冰醋酸(mL):高锰酸钾(g)=8:20:14:1,插层温度为20℃,插层时间为60 min,微波膨化功率为420 W,膨化时间为15 s。该条件下EG的膨胀容积可达530 mL/g。并且各因素对EG膨胀容积影响的大小顺序为:CH3COOH体积>HClO4体积>插层温度>插层时间>膨化功率。通过EG对罗丹明B和甲基橙溶液吸附过程研究得出:增大EG用量、增大染料溶液浓度、提高吸附温度、加快搅拌速度等均有利于提高EG对两种染料的吸附性能。随着工业油粘度的增大,EG对其吸附量也呈现逐渐增大的趋势。在不同EG用量、染料溶液浓度、吸附温度、pH值和搅拌速度下,研究了EG对两种染料的吸附动力学,其均符合准二级动力学模型。而且,整个吸附过程包括液膜扩散、颗粒内部扩散和表面吸附叁个步骤。EG对罗丹明B和甲基橙溶液的吸附等温线均符合Langmuir吸附等温方程,表明上述吸附过程是以物理吸附为主的单分子层吸附过程。而且,△H>0,为吸热反应,升高温度有利于反应的进行;熵变△S>0,吸附自由能△G<0,吸附活化能Ea在8-30 kJ·mol-1范围内波动。
李冀辉, 高元哲, 刘淑芬, 杨丽娜[7]2007年在《膨胀石墨对酸性染料废水的吸附脱色作用》文中认为研究了膨胀石墨对酸性媒介深黄GG、酸性嫩黄2G染料废水的吸附脱色作用,探讨了影响吸附的因素,结果表明:膨胀石墨对两种染料的吸附符合Langmuir吸附等温线,吸附速率快,在适宜条件下对两种染料的脱色率达97.9%以上.
黎梅[8]2008年在《超声波和膨胀石墨相结合处理染料废水的研究》文中研究指明超声技术在处理水中有机污染物方面的应用受到越来越多的关注。该技术对众多难处理有机污染物的降解效果显着。与常规处理方法相比,超声处理高效省时。论文介绍了超声降解有机污染物的原理、影响因素和各种方法(主要包括单独使用超声处理和超声与生物催化剂、化学氧化、吸附等其它技术的联用),综述了近年来利用超声技术处理水中有机污染物的研究进展。膨胀石墨是一种性能优良的无机材料,具有发达的孔结构且质轻、易处理、不污染环境。论文在高氯酸-乙酸酐-高锰酸钾及高氯酸-冰醋酸-高锰酸钾两个体系中制备了无硫、膨胀容积为300 mL／g和280 mL／g的可膨胀石墨。采用X-射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、扫描电镜对石墨层间化合物、可膨胀石墨和膨胀石墨进行了分析表征。在可膨胀石墨制备研究的基础上,研究超声波／膨胀石墨结合及超声波／膨胀石墨／过氧化氢结合去除水中的有机染料。以紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、扫描电镜等为实验工具,探讨声化学脱色动力学特征,推测反应机理。利用超声波和膨胀石墨结合的方法分别处理分散蓝2BLN和直接耐酸大红4BS的水溶液,得到很好的结果。超声波／膨胀石墨结合能有效地去除水中的分散蓝2BLN和直接耐酸大红4BS,且比单独用膨胀石墨吸附或超声波处理能达到更好的效果。研究了诸因素(包括超声时间、反应温度、溶液pH值、频率、膨胀容积)对反应的影响,发现低的pH值溶液和膨胀容积大的膨胀石墨能够提高脱色效率,有利于染料的去除。研究了膨胀石墨存在下酸性黑210的超声脱色作用,发现超声波／膨胀石墨结合过程对酸性黑210的处理效果明显高于单独使用膨胀石墨或超声波的处理效果,也明显高于超声波与活性炭结合过程的脱色效果,脱色反应符合准一级反应动力学特征。通过对各种方法处理前后膨胀石墨的红外光谱分析,推测超声波／膨胀石墨结合和单独使用膨胀石墨吸附促使染料脱色有着不同的反应机理。在染料溶液自然pH值条件下,对活性红24在不同处理方法(超声、超声波／过氧化氢、膨胀石墨、膨胀石墨／过氧化氢、超声波／膨胀石墨、超声波／膨胀石墨／过氧化氢)的脱色效果进行了比较,发现超声波／膨胀石墨／过氧化氢结合能明显提高脱色效果,脱色反应也遵循准一级动力学行为,处理染料前后膨胀石墨的红外光谱显示活性红24分子已被氧化。将超声波／膨胀石墨和超声波／膨胀石墨／过氧化氢两种方法用于处理高盐量、高浓度的工业染料废水,均获得较好的脱色效果,为工业染料废水处理打下良好的基础。
岳俊杰, 金星龙, 林冰梅[9]2010年在《膨胀石墨对直接橙S染料废水的吸附脱色研究》文中研究指明本文对膨胀石墨处理直接橙S模拟废水的吸附性能进行研究。实验结果表明,废水初始浓度、膨胀石墨用量、pH值、温度等对脱色率都有较大影响。膨胀石墨较适宜处理浓度小于150mg/L的低浓度染料废水,而100mg/L左右为最佳浓度条件;脱色率会随着膨胀石墨用量的增加和温度的升高而增大,但在较高初始浓度时,增加的趋势明显减小;在强酸或强碱条件下,均呈现较高的脱色率最高可达92%,但在pH5～11之间时,脱色率相对较低,仅在60%～70%之间。
米彩丽[10]2009年在《超声波条件下制备膨胀石墨负载的纳米二氧化钛及偶氮染料污水处理的研究》文中进行了进一步梳理本论文回顾了磷片石墨、石墨层间化合物(可膨胀石墨)和膨胀石墨的结构和特点,以及近几年以磷片石墨为原材料制备石墨层间化合物和膨胀石墨的方法,以详实的实验数据介绍了膨胀石墨近年来在水体油污染、水体染料污染治理上的应用。同时,简要地回顾了纳米二氧化钛的制备,以及在水体污染治理上的应用。经过对比分析指出,尽管膨胀石墨具有较强的吸附功能,纳米二氧化钛具有较强的光催化降解功能,但是这两种材料在应用于水体污染治理过程中的作用均是单一的。因此,制备一种新的复合物材料,将膨胀石墨的吸附性能和纳米二氧化钛的光催化降解性能结合是十分必要的。本论文在我们研究室拥有完全独立知识产权的制备膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料的基础上,对现有的制备方法进行改造,引入超声波进一步简化制备工艺路线,首次发明了在超声波条件下制备膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料的新工艺。并对该复合物材料进行了扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线衍射的结构表征,这些表征说明该复合材料与我们以前制备的膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料具有相同的形貌和结构。另外,这种新方法也首次被证明不仅可以制备出含硫的膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料,还可以制备出不含硫的膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料。在研究过程中,我们以偶氮染料(甲基橙、活性艳红X-3B、酸性黄42~#、酸性红249、酸性媒介棕RH)的水溶液作为模拟废水,分别用不含硫的和含硫的膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料对上述废水样品进行实验。实验结果显示辐射源、膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料的用量、废水溶液的酸性、废水溶液的浓度和反应温度对模拟废水的脱色率有影响。尽管不含硫的和含硫的膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料都具有膨胀石墨的吸附能力和纳米二氧化钛的光催化降解能力,但是在上述影响因素上产生出来的脱色率是不同的。实验结果充分证明在超声波条件下制备的膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料具有较强的吸附和光催化降解的能力,也证明了含硫的和不含硫的膨胀石墨复合材料在处理模拟染料废水过程中的处理能力不一样,为应用膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合新材料处理实际染料废水提供了实验基础。在本论文的最后一章中,我们对膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料对模拟废水产生的吸附和光降解的机理进行了探讨,也获得了一些有意义的结论。相关的研究报告已经在国外Ultrasonics Sonochemistry(SIC影响因子2007年2.434)和国内核心期刊《非金属矿》上进行了报告。本论文要做的主要工作如下:1.以磷片石墨为原材料,利用超声波技术制备出膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料。2.用SEM、TEM、XRD等手段对该复合材料进行表征,获得它们的结构、形貌和表观性能的相关信息。3.利用膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料为吸附和光催化降解材料,研究其对部分偶氮染料的吸附和光催化降解性能。4.探讨膨胀石墨负载的纳米二氧化钛复合材料对偶氮染料的吸附和光催化降解作用的机理。
参考文献：
[1]. 膨胀石墨基多孔炭/炭复合材料的制备及吸附性能[D]. 陈希. 清华大学. 2005
[2]. 膨胀石墨对染料吸附脱色作用的研究[D]. 杨丽娜. 河北师范大学. 2004
[3]. 插钛膨胀石墨的制备及其应用研究[D]. 游婷婷. 河北大学. 2010
[4]. 负载TiO_2的膨胀石墨的制备与吸附和光催化性能研究[D]. 贾志欣. 河北师范大学. 2006
[5]. 膨胀石墨的制备表征及其吸附性能研究[D]. 吕溥. 河北大学. 2008
[6]. 低硫膨胀石墨制备工艺与吸附性能研究[D]. 张昆. 燕山大学. 2016
[7]. 膨胀石墨对酸性染料废水的吸附脱色作用[J]. 李冀辉, 高元哲, 刘淑芬, 杨丽娜. 四川大学学报(自然科学版). 2007
[8]. 超声波和膨胀石墨相结合处理染料废水的研究[D]. 黎梅. 河北大学. 2008
[9]. 膨胀石墨对直接橙S染料废水的吸附脱色研究[C]. 岳俊杰, 金星龙, 林冰梅. Proceedings of Conference on Environmental Pollution and Public Health. 2010
[10]. 超声波条件下制备膨胀石墨负载的纳米二氧化钛及偶氮染料污水处理的研究[D]. 米彩丽. 河北师范大学. 2009
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