低硫膨胀石墨制备工艺与吸附性能研究

发布时间：2017-06-21 21:13

  本文关键词：低硫膨胀石墨制备工艺与吸附性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：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三级孔结构,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三个步骤。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,△H0,为吸热反应,升高温度有利于反应的进行;熵变△S0,吸附自由能△G0,吸附活化能Ea在8-30 kJ·mol-1范围内波动。
【关键词】：膨胀石墨 吸附 罗丹明B 甲基橙 动力学 热力学
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 膨胀石墨简介12-14
• 1.2.1 膨胀石墨物理化学性质12-13
• 1.2.2 膨胀石墨特点13-14
• 1.3 膨胀石墨制备方法14-15
• 1.3.1 化学氧化法14-15
• 1.3.2 电化学法15
• 1.3.3 气相扩散法15
• 1.3.4 爆炸法15
• 1.3.5 微波法15
• 1.4 膨胀石墨在环保方面的应用15-17
• 1.4.1 膨胀石墨在净化印染废水方向应用15-16
• 1.4.2 膨胀石墨在油类吸附方向应用16
• 1.4.3 膨胀石墨在治理重金属废水方向应用16-17
• 1.4.4 膨胀石墨在大气污染治理方向应用17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第2章 实验方法19-27
• 2.1 实验仪器及药品19-20
• 2.2 膨胀石墨的制备方法20-21
• 2.2.1 化学氧化法制备膨胀石墨20
• 2.2.2 单因素试验20
• 2.2.3 正交试验20-21
• 2.3 膨胀石墨表征方法21
• 2.3.1 场发射扫描电镜(FE-SEM)21
• 2.3.2 X射线衍射(XRD)21
• 2.3.3 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)21
• 2.3.4 热重-差热(TG-DTA)21
• 2.4 膨胀石墨吸附性能测试21-27
• 2.4.1 两种染料性质21-22
• 2.4.2 膨胀石墨对两种染料吸附方法研究22-23
• 2.4.3 吸附动力学研究23-25
• 2.4.5 吸附热力学研究25-26
• 2.4.6 膨胀石墨对油类吸附性能测试26-27
• 第3章 膨胀石墨的制备工艺及其吸附性能研究27-47
• 3.1 膨胀石墨的制备工艺研究27-33
• 3.1.1 单因素试验27-31
• 3.1.2 正交试验31-33
• 3.2 膨胀石墨的物理性能研究33-37
• 3.2.1 场发射扫描电镜(FE-SEM)结果与分析33-35
• 3.2.2 X射线衍射(XRD)结果与分析35-36
• 3.2.3 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)结果与分析36
• 3.2.4 热重-差热(TG-DTA)结果与分析36-37
• 3.3 膨胀石墨的吸附性能研究37-44
• 3.3.1 膨胀石墨对罗丹明B溶液的吸附性能研究37-40
• 3.3.2 膨胀石墨对甲基橙溶液的吸附性能研究40-43
• 3.3.3 膨胀石墨对油类吸附性能测试43-44
• 3.4 本章小结44-47
• 第4章 膨胀石墨对染料的吸附机理探究47-84
• 4.1 膨胀石墨对染料吸附动力学探究47-76
• 4.1.1 膨胀石墨对罗丹明B的吸附动力学实验研究47-61
• 4.1.2 膨胀石墨对甲基橙的吸附动力学实验研究61-76
• 4.2 膨胀石墨对染料吸附热力学探究76-83
• 4.2.1 膨胀石墨对罗丹明B吸附热力学实验研究76-79
• 4.2.2 膨胀石墨对甲基橙吸附热力学实验研究79-83
• 4.3 本章小结83-84
• 结论84-85
• 参考文献85-89
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果89-90
• 致谢90

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 董永利;周国江;丁慧贤;袁福龙;;膨胀石墨的制备工艺与应用[J];黑龙江水专学报;2010年03期

2 曹乃珍，，沈万慈，温诗铸，刘英杰;膨胀石墨的吸附作用[J];新型碳材料;1995年04期

3 苏同福;膨胀石墨专题文献概况[J];安阳师专学报;1999年04期

4 赵正平;硝化法制取无硫膨胀石墨存在的问题及新方法研究[J];非金属矿;2000年02期

5 周伟,兆恒,胡小芳,董建,沈万慈,康飞宇;膨胀石墨水中吸油行为及机理的研究[J];水处理技术;2001年06期

6 阎珉;细鳞片膨胀石墨材料工业化生产可行性研究[J];攀枝花学院学报;2002年05期

7 陈志刚,张勇,杨娟,邱滔;膨胀石墨的制备、结构和应用[J];江苏大学学报(自然科学版);2005年03期

8 伍士国,徐铭,李澄俊,陈作如;膨胀石墨对8mm波动态衰减性能的影响因素研究[J];火工品;2005年02期

9 刘淑芬,李冀辉;低硫高倍膨胀石墨的制备研究[J];炭素;2005年03期

10 田金星;尚保平;;中碳膨胀石墨的研究[J];化工装备技术;2006年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 连锦明;童庆松;陈前火;;膨胀石墨形成过程电子显微研究[A];第十二届全国电子显微学会议论文集[C];2002年

2 沈万慈;王鲁宁;陈希;郑永平;康飞宇;;膨胀石墨在水处理中的应用研究[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年

3 乔小晶;于仁光;胡晓春;;镀金属膨胀石墨的制备及性能研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年

4 王立松;;三氯化铁为插入剂制备膨胀石墨[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年

5 王宏喜;王宏霞;薛丽;;关于膨胀石墨吸油性能研究[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年

6 王鲁宁;陈希;郑永平;康飞宇;陈嘉封;沈万慈;;膨胀石墨处理毛纺厂印染废水的应用研究[A];非金属矿物材料—环保、生态与健康研讨会论文专辑[C];2004年

7 魏新利;孟祥睿;;膨胀石墨影响复合吸附剂性能的成因分析[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（下）[C];2009年

8 王文平;潘才元;;苯乙烯与丙烯腈共聚物／膨胀石墨复合材料电性能的研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年

9 沈万慈;王鲁宁;;膨胀石墨——油污染水处理的新材料[A];非金属矿物材料与环保、生态、健康研讨会论文集[C];2003年

10 曹宏;宾晓蓓;陈加藏;;膨胀石墨对机油吸附性能的实验研究[A];第二届全国环境矿物学学术研讨会论文集[C];2004年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 王庆虎;含膨胀石墨的铝碳耐火材料组成、结构与力学性能研究[D];武汉科技大学;2015年

2 王磊磊;膨胀石墨在聚合物中的分散及其复合材料的结构与性能的研究[D];北京化工大学;2012年

3 黎梅;超声波和膨胀石墨相结合处理染料废水的研究[D];河北大学;2008年

4 岳学庆;新型膨胀石墨基功能材料的制备及结构与性能研究[D];燕山大学;2011年

5 朱敏聪;膨胀石墨基复合材料的制备、改性及其对水中特定污染物去除的研究[D];东华大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵颖华;膨胀石墨的制备及其对金属离子去除性能的研究[D];东华大学;2012年

2 夏兆路;超声辅助挤出制备尼龙6/功能化热膨胀石墨复合材料及性能研究[D];中北大学;2016年

3 于海涛;硬脂酸/膨胀石墨相变储热材料的制备与应用[D];北京林业大学;2016年

4 张凤双;微波辅助法快速制备膨胀石墨用于食品中有机污染物的萃取[D];吉林大学;2016年

5 张昆;低硫膨胀石墨制备工艺与吸附性能研究[D];燕山大学;2016年

6 张成雨;环氧树脂基复合材料的导热性能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

7 游婷婷;插钛膨胀石墨的制备及其应用研究[D];河北大学;2010年

8 吴娟;膨胀石墨改性复合物电极的制备及其降解有机物的研究[D];黑龙江大学;2010年

9 方舟;新型改性膨胀石墨的制备及其催化性能的研究[D];南京林业大学;2010年

10 刘宏;膨胀石墨吸附材料微波制备技术与溢油吸附应用技术研究[D];燕山大学;2011年

  本文关键词：低硫膨胀石墨制备工艺与吸附性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：469958