膨胀石墨_2012
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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
膨胀石墨吸附法是处理印染 废水的主导工艺
已有研究表明，膨胀石墨对活 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。
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
一般流程
石墨预 处理
氧化处 理
氧化后 处理
膨胀
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
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。
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。
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
结构及特性
膨胀石墨是非极性吸Βιβλιοθήκη Baidu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。
一级孔
烟气治理
工业废气及汽车尾气对大气污染的主要成分为燃烧所释放出来的 SOx,NOx。膨胀石墨对SOx，NOx以及烟气中的金属有较好的吸附脱 除效果。再生处理非常简单，水洗，干燥之后就可以重复使用。 石墨在烟气脱硫中可以不计成本，石墨的消耗也较少，副产品硫 酸可以回收利用。
饮用水中的应用
用膨胀石墨做水净化装置，处理量大，装置紧凑。对浑浊水质 有澄清作用，对水中含高铁、高锰等无机物质净化效果明显， 对细菌有极好的过滤效果，对氰、氯、酚等有机化合物去除率 达90%以上
二级孔
三级孔
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。
医用
可作为烧伤创面的外用材料。有良好的吸附抗炎效果。各种碳 和碳素材料在人体应用实践表明具有良好的生物相容性，无排 斥反应，无毒无害，无刺激，无致敏。
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
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级排放标准。膨胀石墨低密度板，在一次使用时间上明 显优于活性炭，实用性和经济性有独特优势。
3控制大气污染中的应用
生活环境气体净化
对于二氧化硫，硫化氢，一氧化碳，氮氧化物，氨，装潢挥发油， 臭氧等都有吸附效果，用膨胀石墨吸附比较合适。可以利用膨胀 石墨吸附汽车汽油蒸汽，减少碳氢化合物的排放量。
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。
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。
2处理印染废水
膨胀石墨吸附法是处理印染 废水的主导工艺
已有研究表明，膨胀石墨对活 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。
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
一般流程
石墨预 处理
氧化处 理
氧化后 处理
膨胀
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
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。
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。
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
结构及特性
膨胀石墨是非极性吸Βιβλιοθήκη Baidu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。
一级孔
烟气治理
工业废气及汽车尾气对大气污染的主要成分为燃烧所释放出来的 SOx,NOx。膨胀石墨对SOx，NOx以及烟气中的金属有较好的吸附脱 除效果。再生处理非常简单，水洗，干燥之后就可以重复使用。 石墨在烟气脱硫中可以不计成本，石墨的消耗也较少，副产品硫 酸可以回收利用。
饮用水中的应用
用膨胀石墨做水净化装置，处理量大，装置紧凑。对浑浊水质 有澄清作用，对水中含高铁、高锰等无机物质净化效果明显， 对细菌有极好的过滤效果，对氰、氯、酚等有机化合物去除率 达90%以上
二级孔
三级孔
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。
医用
可作为烧伤创面的外用材料。有良好的吸附抗炎效果。各种碳 和碳素材料在人体应用实践表明具有良好的生物相容性，无排 斥反应，无毒无害，无刺激，无致敏。
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
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级排放标准。膨胀石墨低密度板，在一次使用时间上明 显优于活性炭，实用性和经济性有独特优势。
3控制大气污染中的应用
生活环境气体净化
对于二氧化硫，硫化氢，一氧化碳，氮氧化物，氨，装潢挥发油， 臭氧等都有吸附效果，用膨胀石墨吸附比较合适。可以利用膨胀 石墨吸附汽车汽油蒸汽，减少碳氢化合物的排放量。
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。
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。