摘要
膨胀石墨(ExpandedGraphite，简称EG)具有比表面积大、疏松多孔、化学性能稳定等特点，因此在吸附、环保、密封、催化等领域广泛应用。然而传统的膨胀石墨的制备方法均需要使用大量的浓酸和强氧化剂来使其达到优质性能，这不仅会浪费资源，而且还会对环境造成严重的污染。因此探究一种绿色高效的制备膨胀石墨的工艺具有重要意义。 本论文以天然鳞片石墨(NaturalFlakeGraphite，简称NG)为原料，采用化学氧化——微波膨胀法制备EG。对天然鳞片石墨、氧化石墨(GraphiteOxide，简称GO)、膨胀石墨的物理化学性质进行表征;研究了膨胀石墨对刚果红、酸性铬蓝K的吸附性能，并对吸附机理进行了探讨。 膨胀石墨的最佳制备工艺条件为:NG(g)∶N-甲基-2-吡络烷酮+环丁砜+H2O(mL)∶浓硝酸(mL)∶过氧化氢(mL)∶高锰酸钾(g)=1∶5∶0.3∶0.3∶0.05，反应时间为30min，反应温度为50℃，微波膨胀时间为30s。 膨胀石墨的表征结果表明，制备的EG没有明显蓬松的蠕虫状，而是呈扁平状;氧化插层作用对石墨结构的影响很小，但微波膨胀作用可以改变NG表面化学性质，膨胀后石墨的结晶度降低，石墨微晶单元叠层减少，NG、GO、EG均富含介孔，微孔含量较低，EG的孔体积和比表面积均大于NG、GO，制备的EG带有负电荷。 膨胀石墨对刚果红、酸性铬蓝K的吸附研究表明，膨胀石墨比中性氧化铝、硅镁吸附剂、硅胶等吸附剂对刚果红和酸性铬蓝K的吸附效果更佳。升高温度、延长吸附时间、提高溶液初始浓度有利于吸附过程的进行，吸附的最佳pH为7。准二级动力学模型拟合效果良好，吸附过程包括颗粒内扩散、表面吸附和吸附-解吸平衡。膨胀石墨对刚果红和酸性铬蓝K的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程。EG对刚果红的吸附为自发的物理吸附，EG对酸性铬蓝K的吸附为自发的化学吸附，EG对二者的吸附均为吸热、熵增的过程。膨胀石墨对两种染料的吸附主要通过π-π共轭、范德华力、氢键的共同作用，静电引力也参与了膨胀石墨对酸性铬蓝K的吸附过程。
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