《膨胀石墨》PPT课件

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1、膨胀石墨在十九世纪六十年代初，Brodie将石墨和硝酸、硫酸等化学试剂作用后加热，发现了膨胀石墨，直到近百年以后，才开始应用。膨胀石墨是由天然鳞片石墨经插层，水浇，干燥，高温膨化得到的一种疏松多孔的颗粒状新型炭材料。既保留了天然炭材料的耐腐蚀性，耐热性，耐辐射性，无毒性等性质，又具有天然石墨所没有的吸附性，环境协调性，生物相容性。结构及特性膨胀石墨是非极性吸附材料，层面由石墨微晶组成，膨胀发生在层面之间，膨胀过程，活化过程均不发生化学变化，膨胀石墨保持了原有的非极性。膨胀后生成石墨蠕虫，蠕虫的外壁上也有若干孔，这些孔相互连

2、通形成网络孔隙结构。1000℃的时候膨胀最大，体积可达原初的数百倍。可简单加热再生。孔隙多为狭缝或由其衍生形成的多边形柱孔和楔形孔，表面孔一般为开放孔，内部互连孔有开放孔，半开放，封闭孔三种情况。孔径较宽，孔容积占98%。膨胀石墨具有四级孔粒结构。一级孔为表面V型开放孔，十几微米到几百微米。二级孔亚片层间柳叶形，横向相互连通，几微米到十几微米。三级孔石墨为亚片层内多边形孔，1微米到0.1微米量级。四级孔在纳米量级，极少。一级孔二级孔三级孔，吸附机理1膨胀石墨为非极性吸附材料2膨胀石墨的层面由石墨微晶组成，膨胀后生成大量的蠕

3、虫空腔，孔隙相互连接形成网络状孔隙结构。适合吸附大分子物质。3蠕虫空腔表面的非极性，不规则性，高活性本身就具有结合在一起的趋势，且夹层化合物在高温下迅速分解，气体压力造成孔隙表面层外缘卷曲，又赋予其表面结构新的边缘活性，形成储油空间4通过自身的孔隙，利用毛细现象吸附，且大多为物理性的可逆吸附。5插层物质不同，膨胀的情况也不一样6膨胀是熵增加的过程，膨胀伴随新的活性点的产生，以及晶格缺陷增加和悬空键增加，膨胀石墨会自发的吸附其它分子和原子，使自身体系更趋稳定。膨胀石墨的合成1化学氧化法在100℃左右，氧化剂与浓硫酸按一定比例

4、配成氧化酸液，将鳞片石墨浸泡其中，是硫酸根离子插入石墨层间，与已经被氧化的碳原子结合，生成纳米级复合材料。常用的氧化剂K2Cr2O7,KMnO4,NaNO3,KClO4,NaClO3,HNO3,H2O2等氧化剂的主要作用是打开石墨层的边缘，使得石墨边缘相邻层面的碳原子相互排斥，增大层面间距，降低插层反应的活化能，以便插层剂顺利进入插层空间石墨预处理氧化处理氧化后处理膨胀一般流程2电化学法电化学法是将石墨和辅助阳极一起构成阳极室浸泡在插层剂电解液中，通以适当的阳极电流，经过一定的氧化时间后取出，水洗干燥后即可得到膨胀石墨，用

5、这种方法制得的膨胀石墨含硫量低，不需添加任何其他氧化剂，通过调节电流电压等电化学参数控制反应的进行，可以大批量地合成缺点是，对设备的要求较高，影响产品质量的因素较多，有时环境温度的提升可导致产物的膨胀体积大幅度下降。3低硫或无硫膨胀石墨的合成采用硫酸法生产膨胀石墨时，由于制备过程中引入了硫酸根离子，膨胀石墨中残硫的存在，在使用过程中易加速金属腐蚀，缩短设备的使用寿命。因此，低硫或无硫膨胀石墨的研制对于推广应用至关重要。一种方法是使非强酸类插入剂进入石墨层间以部分地取代硫酸，从而降低膨胀石墨中的含硫量。另外一种方法是将传统工

6、艺制备的膨胀石墨浸泡在草酸和硝酸的混合溶液中，可有效减少可膨胀石墨中硫的含量，该方法比传统方法要降低79％～87％的硫含量。膨胀石墨和活性炭的比较以350ml/g膨胀石墨讨论膨胀石墨对煤焦油及其馏分的吸附质量比高达1：30～1：60，且随着油品的粘度增大，吸附量增加。相对活性炭只有1：3～1：4.5的吸附比。且膨胀石墨的比表面积有134.48m2/g,而活性炭却有900～1000m2/g随着膨胀体积的增大，膨胀石墨的吸附量就越大。而活性炭对各种油品的吸附量较小，且不随油品的变化而变化。膨胀石墨的应用1溢油污染治理溢油污染是

7、海洋中最为引人注目的一种油污染。据估计，因海上生产、运输、事故、和陆地注入海洋的油量达400000T/a。膨胀石墨作为一种疏松多孔的物质，表面具有丰富的网状结构，和很高的比表面积，和少量的化学基团，特别适于吸附疏水物质。膨胀石墨具有从水中吸附矿物油，植物油，以及石油产品的性能，而且既可以散粒做吸附剂，也可以做成垫板状，毡状、水栅栏和作为过滤介质进行吸附处理。吸附油以后结成块状浮在水面上，不下沉，便于收集。1g膨胀石墨可以吸附超过80g重油。所吸附油品可以通过挤压、加热、或溶解的方法加以回收2处理印染废水已有研究表明，膨胀石

8、墨对活性染料，酸性染料即直接染料有吸附脱色作用。250ml/g的膨胀石墨，对水相中质量浓度为100～300mg/L的酸性媒介黄GG，脱色率在97%以上。做成低密度板的膨胀石墨，对水中COD的去除率也有20%～40%的效果。150ml印染废水，经1g80目250倍膨胀石墨吸附后，色度和CODcr均能达到Ⅰ