膨胀石墨的制备及吸附机理研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要本文探索了几种化学方法制备膨胀石墨，并在膨胀石墨吸附油品性能的比较基础上，重点研究了膨胀石墨对于流动状态下油田废水的吸附性能。采用混酸法和二次氧化法两种化学法制备膨胀石墨，分析了天然鳞片石墨颗粒大小、氧化剂、插层剂、反应时间和反应温度对膨胀石墨膨胀体积的影响，并比较了两种方法的制备效果和实用性。利用SEM、XRD等分析手段，对反应过程中石墨结构发生的变化和机理进行了探讨。研究表明，采用二次氧化法和混酸法最佳工艺下制备得到的膨胀石墨膨胀体积差别不大，工业中二次氧化法更加经济实用。天然鳞片石

2、墨颗粒大小对于膨胀体积的影响并不大，但对于膨胀石墨孔结构的大小和分布有决定性影响，颗粒大的膨胀石墨的孔径大。反应温度因制备方法不同，对膨胀体积的影响也不相同：混酸法中，温度升高，膨胀体积略为减小；二次氧化法中，温度升高，膨胀体积略为增加。由于温度对膨胀体积影响不是很明显。故在常温下选择合适的氧化剂和插层剂进行合理配比，控制反应时间，最终可以得到膨胀体积350mL／g的膨胀石墨。根据油罔废水处理的应用需要，设计了静态吸附和动态吸附的方法，对膨胀石墨的吸油性能进行了测定。静态吸附时，膨胀石墨的吸油效率可以达到98％

3、。动念吸附时，不但对不同填充密度的膨胀石墨在油田废水不同流速下的吸附性能和使用寿命进行了研究，得出了膨胀石墨对油田废水的吸附规律和填充密度大、油田废水流速小时膨胀石墨使用寿命长的影响效果；还通过放大性的实验处理，得出了流程越大、填充截面积越大，吸附效果和使用寿命越好的结论。实验中，膨胀石墨能够有效将油田废水从40ppm处理到可用于工业回注水使用的lOppm以下，所以具有很好的研究前景。另外，本文还从多个方面对膨胀石墨的吸油性能作了分析比较。对不同膨胀体积和不同大小天然鳞片颗粒制备的膨胀石墨进行普通油品的吸附性能

4、比较，发现膨胀体积越大，天然鳞片颗粒越大，则膨胀石墨吸附性能越好。与其他吸附材料进行吸附油品比较，吸附性能要优于棉花、活性炭等。对于重油、汽油、柴油，粘度大、分子大的油品更容易被吸附。关键词：膨胀石墨：化学法；孔结构：油田废水；静态吸附：动态吸附^^■江苏大学硕士学位论文一———————————————————————————————————————————————————————————一ABSTRACTThechemicalpreparationmethodofexfoliatedgraphite(EG)a

5、ndthedynamicadsorptionofEGforoilinwastewaterfromoilfieldwerestudied．ThemixedacidmethodandsecondaryoxidationmethodwereusedforpreparationofEG,theeffectofparticlesizeofflakegraphite、oxidant、intercalationrea2ent、reactiontime、temperaturetoexpandedvolumewasstudied

6、，andthepreparationeffectandpracticabilitywerecompared．ThetransformationandmechanismofporestructurewerestudiedbySEMandXRD．TheresultsshowedthatthedifferentofexpandedvolumeofEGpreparedbymixedacidmethodandsecondaryoxidationmethodWassmall，butthelatterismoreeconom

7、icandpracticableforapplication．ParticlesizeofflakegraphitedidnotshowobviouseffectonexDandedvolumeofEGbutWascrucialtoporestructure：Thelargertheparticlesizewas，andthelargertheaperturewouldbe．TheeffectsoftemperatureonexpandedvolumeofEGweredifferentintwopreparat

8、ionmethods．Theexpandedvolumedecreasedwiththeincreasingoftemperatureinmixedacidmethod，butitincreasedsomewhatwithincreaseoftemperatureinsecondaryoxidationmethod．Theexpandedvolumeof350mL／gwasreceiv