|
| |
| 環(huán)境友好型材料——膨脹石墨的制備方法及應(yīng)用現(xiàn)狀（一） |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時間：2015-07-15 10:13:19 瀏覽次數(shù)： |
|
| |
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）膨脹石墨又稱為柔性石墨，是由天然鱗片石墨經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)插層處理、水洗、干燥、高溫膨化制得的。膨化之后的石墨呈蠕蟲狀，又稱膨脹石墨蠕蟲。由于天然鱗片石墨沿微晶c 軸方向膨脹數(shù)十倍到數(shù)百倍，從而在膨脹石墨蠕蟲表面和內(nèi)部形成許多微小的孔，比表面積大為增加，因此是一種很好的吸附材料。
由于膨脹石墨吸附材料有發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)狀孔形結(jié)構(gòu)，有高的比表面積，高的表面活性和非極性，同時孔系結(jié)構(gòu)中主要以中大孔為主，因此對各種非極性有機(jī)分子具有良好的吸附性能。另外，由于膨脹石墨表面有微量的極性基團(tuán)并且石墨微晶c軸方向與a軸方向吸附具有各向異性，在一定的條件下對極性分子也會有一定量的吸附。
膨脹石墨還具有低密度、質(zhì)輕的特點(diǎn)，并且耐氧化，耐腐蝕，具有高的化學(xué)穩(wěn)定性；還可以耐高溫、低溫，無毒，不會造成環(huán)境污染。因此，膨脹石墨作為一種優(yōu)良的環(huán)保材料，在廢水、廢氣的治理領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用與研究。
目前，對于膨脹石墨的準(zhǔn)備方法主要有：化學(xué)氧化法、電解氧化法、超聲氧化法、氣相擴(kuò)散法等。
1 化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法主要是通過利用石墨與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，使得一些無機(jī)或有機(jī)的小分子插層劑插入到石墨的層間，制得石墨的層間化合物，以及通過進(jìn)一步的膨化處理制得膨脹石墨材料。
制備用的原料系含碳量為99%以上32～80目的天然高碳鱗片狀石墨，常見得氧化劑為濃硫酸、過氧化氫、濃硝酸、氯酸鉀、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、過二硫酸銨等，插層劑一般為硝酸、甲酸、乙酸、金屬鹵化物、金屬氧化物等。制備的一般步驟為：在適當(dāng)溫度下，將不同配比的天然鱗片石墨與氧化劑與插層劑以一定的比例，在不斷攪拌下反應(yīng)一定時間，然后水洗至中性，脫水干燥，制得可膨脹石墨材料，再經(jīng)過高溫膨化反應(yīng)后，制得膨脹石墨材料。
優(yōu)勢及不足：該方法用的最早，且時間最長，但這種方法存在三廢處理的問題。此外，在高溫膨化階段，產(chǎn)生的廢氣含酸濃度過高，對人體危害較嚴(yán)重。
2 電解氧化法
電解氧化法主要是將石墨粉和插層劑溶液放入電解槽內(nèi)，石墨粉可以是陽極的組成部分，也可以是電解液中的懸浮質(zhì)。電解液是稀釋的酸液(插層劑)，濃度很低。帶負(fù)電的酸根離子在外電場的作用下，向石墨(陽極)周圍集中，則在石墨層的內(nèi)外形成了濃度差。酸根離子在濃度差和外電場兩者的共同作用下，向石墨層的間隙侵入，生成層間化合物。一般采用的酸液(插層劑)為硫酸、硝酸、重氯酸等。
優(yōu)勢及不足：電解氧化法反應(yīng)效果好，電解裝置結(jié)果簡單，生產(chǎn)過程可以連續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)速度快，生產(chǎn)效率高，適合大規(guī)模的生產(chǎn)，但設(shè)備必須由耐酸腐蝕材料制造。
3 超聲氧化法
在電解法制備膨脹石墨的過程中，對陽極氧化的電解液進(jìn)行超聲波振動、超聲波振動的時間與陽極氧化的時間相同，超聲波功率電流小于500mA。
優(yōu)勢及不足：由于超聲波對電解液的振動有利于陰陽極的極化作用，從而加快了陽極氧化的速度，縮短了氧化時間，提高了生產(chǎn)效率，并節(jié)約了能源。
4 氣相擴(kuò)散法
將石墨和插層物分別置于一真空密封管的兩端，在插層物端加熱，利用兩端的溫差形成必要反應(yīng)壓差，使得插層物以小分子的狀態(tài)進(jìn)入鱗片石墨層間，從而制得膨脹石墨。
優(yōu)勢及不足：此種方法生產(chǎn)的膨脹石墨的階層數(shù)可控制，但其生產(chǎn)成本高。
膨脹石墨作為一種新型的環(huán)境材料已經(jīng)越來越受到人們的重視，我國對于膨脹石墨在環(huán)境方面的研究與應(yīng)用相對于國外來說起步晚，研究深度不夠，產(chǎn)品檔次不高，很多的研究仍然處于實(shí)驗(yàn)室階段。開發(fā)出性能更高、效果更好的膨脹石墨材料，并大規(guī)模的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，不僅有利于環(huán)境領(lǐng)域，同時也能促進(jìn)材料領(lǐng)域、化學(xué)領(lǐng)域、礦物領(lǐng)域的交叉和綜合發(fā)展，從長遠(yuǎn)來看具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
?歡迎進(jìn)入【粉體論壇】
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
|
