膨脹石墨的制備及其對染料脫色性能研究.pdf

1、膨脹石墨（expandedgraphite，EG）是一種新型碳功能材料，通常是利用化學(xué)或電化學(xué)的方法使某些原子或原子團(tuán)插入天然鱗片石墨層間，得到的石墨層間化合物（graphiteintercalationcompounds，GICs）經(jīng)瞬時(shí)高溫膨脹生成EG。
　　本文采用化學(xué)氧化法，以硫酸為插層劑，高錳酸鉀為氧化劑制備了EG。以直接深藍(lán)（Directdeepblue，DDB）和甲基橙（Methylorange，MO）為吸附質(zhì)，研究

2、了它們在EG上的吸附和競爭吸附性能。結(jié)果表明：在單組份溶液中EG對MO和DDB的吸附量隨染料初始濃度、離子強(qiáng)度和吸附劑EG膨脹容積的增加而增大；在MO與DDB的雙組份體系中，競爭吸附過程主要受染料濃度和溫度的影響，DDB的存在會降低EG對MO的吸附量，而MO的存在有利于EG對DDB的吸附，EG對DDB的吸附量隨MO濃度的增加而增大，即在EG上DDB對MO存在置換行為，EG對MO與DDB的吸附具有選擇性；EG對MO的吸附過程可以用準(zhǔn)二級動

3、力學(xué)模型模擬；EG對DDB的吸附過程受溫度的影響，低溫時(shí)接近準(zhǔn)一級動力學(xué)模型，而高溫時(shí)可用準(zhǔn)二級動力學(xué)模型模擬。
　　TiO2是一種具有良好的化學(xué)熱穩(wěn)定性、抗磨損性、價(jià)廉、無毒的光學(xué)催化劑，已經(jīng)在美國和日本等地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是將納米TiO2用載體固定后，不僅便于制成各種形狀的降解反應(yīng)器，而且有利于提高光子利用率。
　　本文通過化學(xué)氧化法和化學(xué)氧化-水解沉積法分別制備了插鈦可膨脹石墨（TGICs1）和二氧化鈦/可膨脹

4、石墨（TGICs2）。以對DDB的脫色率為優(yōu)化目標(biāo)，考察了熱處理溫度對所制得插鈦膨脹石墨（TEG1）膨脹體積和對DDB脫色性能的影響。對DDB的脫色熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：在900℃下膨脹所制得TEG1-900對DDB的脫色率隨溶液離子強(qiáng)度的增加而增大，隨DDB初始濃度的增加而降低，而TEG1-900對DDB的吸附去除量和光催化降解去除量均隨染料濃度的增加而增大；該脫色過程可以用Freundlich方程很好的擬合。脫色動力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：TEG1-

5、900在紫外光下對DDB的脫色過程可以用Langmuir-Hinshelwood一級動力學(xué)模型模擬，表觀速率常數(shù)Ka=1.03×10-3。
　　以對DDB的脫色率為優(yōu)化目標(biāo)，考察了水解條件對TGICs2的膨脹體積和對DDB脫色性能的影響。結(jié)果表明，最佳水解條件為：H2O:GICs:NH3·H2O:TiCl4=10.0:1.0:0.32:0.40（質(zhì)量比），最佳熱處理溫度900℃。TEG2對DDB的脫色率隨離子強(qiáng)度的增加而顯著提高，

6、隨DDB水溶液初始濃度的增加而降低，TEG2對DDB的光催化降解去除量隨DDB初始濃度的增加先增加后降低，但TEG1-900對DDB的光催化降解去除量均隨染料濃度的增加而增加，可見濃度越大TEG1-900相對于TEG2的優(yōu)勢越明顯；在紫外光照射下TEG2對DDB的脫色過程也可以用Freundlich方程很好的擬合；同時(shí)，TEG2對DDB的光催化脫色曲線亦很好的符合Langmuir-Hinshelwood一級動力學(xué)模型，表觀速率常數(shù)Ka=