膨脹石墨-2012課件

膨脹石墨在十九世紀(jì)六十年代初，Brodie將石墨和硝酸、硫酸等化學(xué)試劑作用后加熱，發(fā)現(xiàn)了膨脹石墨，直到近百年以后，才開始應(yīng)用。膨脹石墨是由天然鱗片石墨經(jīng)插層，水澆，干燥，高溫膨化得到的一種疏松多孔的顆粒狀新型炭材料。既保留了天然炭材料的耐腐蝕性，耐熱性，耐輻射性，無毒性等性質(zhì)，又具有天然石墨所沒有的吸附性，環(huán)境協(xié)調(diào)性，生物相容性。結(jié)構(gòu)及特性膨脹石墨是非極性吸附材料，層面由石墨微晶組成，膨脹發(fā)生在層面之間，膨脹過程，活化過程均不發(fā)生化學(xué)變化，膨脹石墨保持了原有的非極性。膨脹后生成石墨蠕蟲，蠕蟲的外壁上也有若干孔，這些孔相互連通形成網(wǎng)絡(luò)孔隙結(jié)構(gòu)。1000℃的時(shí)候膨脹最大，體積可達(dá)原初的數(shù)百倍?？珊唵渭訜嵩偕?。吸附機(jī)理1膨脹石墨為非極性吸附材料2膨脹石墨的層面由石墨微晶組成，膨脹后生成大量的蠕蟲空腔，孔隙相互連接形成網(wǎng)絡(luò)狀孔隙結(jié)構(gòu)。適合吸附大分子物質(zhì)。3蠕蟲空腔表面的非極性，不規(guī)則性，高活性本身就具有結(jié)合在一起的趨勢，且夾層化合物在高溫下迅速分解，氣體壓力造成孔隙表面層外緣卷曲，又賦予其表面結(jié)構(gòu)新的邊緣活性，形成儲油空間4通過自身的孔隙，利用毛細(xì)現(xiàn)象吸附，且大多為物理性的可逆吸附。5插層物質(zhì)不同，膨脹的情況也不一樣6膨脹是熵增加的過程，膨脹伴隨新的活性點(diǎn)的產(chǎn)生，以及晶格缺陷增加和懸空鍵增加，膨脹石墨會(huì)自發(fā)的吸附其它分子和原子，使自身體系更趨穩(wěn)定。膨脹石墨的合成1化學(xué)氧化法在100℃左右，氧化劑與濃硫酸按一定比例配成氧化酸液，將鱗片石墨浸泡其中，是硫酸根離子插入石墨層間，與已經(jīng)被氧化的碳原子結(jié)合，生成納米級復(fù)合材料。常用的氧化劑K2Cr2O7,KMnO4,NaNO3,KClO4,NaClO3,HNO3,H2O2等氧化劑的主要作用是打開石墨層的邊緣，使得石墨邊緣相鄰層面的碳原子相互排斥，增大層面間距，降低插層反應(yīng)的活化能，以便插層劑順利進(jìn)入插層空間一般流程3低硫或無硫膨脹石墨的合成采用硫酸法生產(chǎn)膨脹石墨時(shí)，由于制備過程中引入了硫酸根離子，膨脹石墨中殘硫的存在，在使用過程中易加速金屬腐蝕，縮短設(shè)備的使用壽命。因此，低硫或無硫膨脹石墨的研制對于推廣應(yīng)用至關(guān)重要。一種方法是使非強(qiáng)酸類插入劑進(jìn)入石墨層間以部分地取代硫酸，從而降低膨脹石墨中的含硫量。另外一種方法是將傳統(tǒng)工藝制備的膨脹石墨浸泡在草酸和硝酸的混合溶液中，可有效減少可膨脹石墨中硫的含量，該方法比傳統(tǒng)方法要降低79％～87％的硫含量。膨脹石墨和活性炭的比較以350ml/g膨脹石墨討論膨脹石墨對煤焦油及其餾分的吸附質(zhì)量比高達(dá)1：30～1：60，且隨著油品的粘度增大，吸附量增加。相對活性炭只有1：3～1：4.5的吸附比。且膨脹石墨的比表面積有134.48m2/g,而活性炭卻有900～1000m2/g隨著膨脹體積的增大，膨脹石墨的吸附量就越大。而活性炭對各種油品的吸附量較小，且不隨油品的變化而變化。2處理印染廢水已有研究表明，膨脹石墨對活性染料，酸性染料即直接染料有吸附脫色作用。250ml/g的膨脹石墨，對水相中質(zhì)量濃度為100～300mg/L的酸性媒介黃GG，脫色率在97%以上。做成低密度板的膨脹石墨，對水中COD的去除率也有20%～40%的效果。150ml印染廢水，經(jīng)1g80目250倍膨脹石墨吸附后，色度和CODcr均能達(dá)到Ⅰ級排放標(biāo)準(zhǔn)。膨脹石墨低密度板，在一次使用時(shí)間上明顯優(yōu)于活性炭，實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性有獨(dú)特優(yōu)勢。膨脹石墨吸附法是處理印染廢水的主導(dǎo)工藝3控制大氣污染中的應(yīng)用對于二氧化硫，硫化氫，一氧化碳，氮氧化物，氨，裝潢揮發(fā)油，臭氧等都有吸附效果，用膨脹石墨吸附比較合適?？梢岳门蛎浭狡嚻驼羝?，減少碳?xì)浠衔锏呐欧帕俊Ｉ瞽h(huán)境氣體凈化煙氣治理工業(yè)廢氣及汽車尾氣對大氣污染的主要成分為燃燒所釋放出來的SOx,NOx。膨脹石墨對SOx，NOx以及煙氣中的金屬有較好的吸附脫除效果。再生處理非常簡單，水洗，干燥之后就可以重復(fù)使用。石墨在煙氣脫硫中可以不計(jì)成本，石墨的消耗也較少，副產(chǎn)品硫酸可以回收利用。飲用水中的應(yīng)用用膨脹石墨做水凈化裝置，處理量大，裝置緊湊。對渾濁水質(zhì)有澄清作用，對水中含高鐵、高錳等無機(jī)物質(zhì)凈化效果明顯，對細(xì)菌有極好的過濾效果，對氰、氯、酚等有機(jī)化合物去除率達(dá)90%以上醫(yī)用可作為燒傷創(chuàng)面的外用材料。有良好的吸附抗炎效果。各種碳和碳素材料在人體