膨胀石墨以其对苯酚吸附降解性能的表征毕业论文(编辑修改稿)

膨胀石墨以其对苯酚吸附降解性能的表征毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

这种方法还处在研究阶段，具体的实验条件还很模糊。 膨胀石墨的应用 表 膨胀石墨的应用 性质 具体应用 环保领域 疏水亲油性，无毒，无二次污染，可再生，良好的吸附性。 用于工业废水乳状液除油和除去可溶于油的物质；脱除工业废气和汽车尾气产生的大气污染。 南京林业大学本科毕业设计（论文） 7 性质 具体应用 高能电池材料 增强电极和电解液的导电性，抑制阳极溶解和变形。 放入可充锌锰电池的锌阳极中可以减小锌阳极充电时的极化。 防火安全材料 受热膨胀 ，形成稳定的碳层且无毒。 物理膨胀阻燃剂；机舱座椅的夹层中的防火密封条、防火堵料、阻火圈；阻燃防静电涂料。 润滑材料 良好的润滑性，良好的极性吸附效应和高温掩蔽效应。 耐磨减摩含油树脂材料；提高润滑油的抗磨性能及承载能力，并能降低摩擦因数。 催化领域 良好的催化性能，丰富的孔洞结构，较大的比表面积。 担载 TiO2 可以制得复合膨胀石墨光催化材料；在吸附水中的油污、染料等有害物质的同时，实现光催化降解 军事领域 对红外波有很强的散射吸收特性。 干扰毫米波技术；红外隐身材料。 苯酚 苯酚，又 名石炭酸、羟基苯，是一种具有特殊气味的无色针状晶体，有毒。 苯酚是一种常见的化学品，是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物的重要原料。 常温下微溶于水，易溶于有机溶液；当温度高于 65℃时，能跟水以任何比例互溶。 苯酚有腐蚀性，接触后会使局部蛋白质变性，其溶液沾到皮肤上可用酒精洗涤。 含酚废水的来源 [2125]酚是一类普遍使用的化工原料，也是许多工业企业生产的副产物，因此含酚废水南京林业大学本科毕业设计（论文） 8 的来源十分广泛，除了炼油厂、页岩干馏厂、石油化工厂以外，还有焦化厂等；酚是焦化厂的主要污染物之一，广泛地存在于焦化厂的 废气、废水和废渣之中。 焦化厂的酚类物质主要是挥发酚，主要来自于熄焦酚水、蒸氨废水、粗苯分离水、焦油系统精制过程中的洗涤水和分离水等。 苯酚危害 工业有机废水中最普遍、最有代表性的是含酚废水，含酚废水中主要包括苯酚、甲醛和其他酚类衍生物。 [2629]苯酚作为一种常见的工业污染物，是一种原型质毒物，对一切生命个体都有毒杀作用，具有极强的生物毒性；美国国家环保局 EPA 已将 11 种酚类化合物列入优先监测污染物。 酚对人类身体健康也有危害：苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用，会抑制中枢神经或损害肝、肾功 能；吸入高浓度蒸气会导致苯酚的急性中毒，会致头痛、头晕、乏力、视物模糊、肺水肿等；误服引起消化道灼伤，出现烧灼痛，呼出气带酚味，呕吐物或大便会带血液，有胃肠穿孔的可能，会出现休克、肺水肿、肝或肾损害，出现急性肾功能衰竭，会死于呼吸衰竭；眼接触可致灼伤；会经灼伤皮肤吸收经一定潜伏期后引起急性肾功能衰竭；由苯酚导致的慢性中毒会引起头痛、头晕、咳嗽、食欲减退、恶心、呕吐，严重者引起蛋白尿。 苯酚处理工艺 解决含酚废水的途径，一是改良企业产品制备工艺，降低废水含酚浓度，或循环用水以减少废水量：二是在 废水排放过程中加以回收利用。 目前，国内外处理含酚废水的常用方法有物化法、化学法和 [3032]生化法，主要有以下几种方法： [3337]吸附法、 [3839]萃取法、[40]气提法及 [41]液膜法、 [4243]酚醛缩聚法、化学氧化法、 [4445]活性污泥法、生物流化床法等。 具体如下表： 表 苯酚处理工艺 分类 处理方法 使用范围 优点 缺点 物化法 溶剂萃取法 适用于高浓度含酚废水的预处理及酚的回收。 萃取效率高，用量少，萃取液可多次重复使用，对含酚废水处理能普遍适用。 操作复杂，萃取剂会给 环境带来新的污染。 接下表 南京林业大学本科毕业设计（论文） 9 分类 处理方法 使用范围 优点 缺点 物化法 吸附法 适用于高低浓度废水处理。 应用范围广，操作简单，能耗低，净化效率高，脱附率高，再生性能好。 需预处理工艺或三级处理配合。 液膜法 适用于高低浓度废水处理，除酚率 可 达 到％。 工艺简单，高效快速，选择性高，分离效率高，乳液经破乳后可重复使用。 操作技术要求高，液膜的稳定性问题还未彻底解决。 气提法 适用于焦化高浓度废水处理，除酚率达 80％以上。 操作简单，可回收酚，效率高。 酚残留量大，对不挥发性酚不能使用。 化学法 酚醛缩聚法 适用于树脂厂、塑料厂等高浓度废水处理。 占地面积小，流程简单，处理效果稳定。 仅适用于超高浓度废水初级处理，尚需其他工艺辅助进行后期处理。 化学氧化法 适用于低浓度废水处理，以臭氧法应用最广。 分解速度快，氧化能力强，净化率高。 单元氧化能力的消耗量比较大，无法重复使用 生化法 活性污泥法 适用于低浓度含酚废水（≤300mg/L）处理，可作为一级或二级处理 受气候条件影响较小，处理效率高，占地面积较小，设备简单。 运行管理要求高，承受能力低，污泥产生量大，对高浓度废水处理效果不理想。 生物流化床法 能耗低，二次污染小，传质速度快，分离速率高，投资成本低。 操作管理要求条件高，不同体系可生化能力差异较大。 TiO2 纳米 TiO2 简介 TiO2能被光子激发而发生催化反应，所以它也是一种光催化剂。 它具有氧化能力强，化学性质稳定无毒的性质，这使它成为当今世界上最受青睐的光催化剂。 TiO2可在空气净化、废水处理、抗菌、除污防雾、自洁净等方面有广泛应用。 南京林业大学本科毕业设计（论文） 10 TiO2 的晶型结构 二氧化钛在自然界低温态有板钛矿型、锐钦矿型和金红石矿型三种晶体结构。 其中 [46]锐钛矿和金红石晶型的 TiO2在力学、电学、介电、磁学、光学以及热学性能上具有很好的应用价值。 创门都呈八面体结构形式，如图 ，板钛矿结构中，原子的近程分布是一个扭曲的八面体结构，其中钛原子位于结构单元的中心，氧原子位于结构单元的各顶点，每个氧原子和钛原子之间的键长均不同。 锐钛矿晶型则具有更高的对称性，是一个典型的八面体结构，该结构中钛原子同样位于结构单元的中心位置，而氧原子也同样位于各顶点处，但氧原子和钛原子间只有两种不同的键长。 锐钛矿结构中有四条共享边。 金红石则是一个四面体的晶格结构形式，钛原子 位于结构单元的中心，氧原子则位于单元的顶点位置，氧原子和钛原子间也有两种不同的键长。 [47]与板钛矿和锐钛矿结构相比，金红石矿具有更高的对称性，有两条共享边，其密度也最大，为。 图 板钛矿（ a） 、锐钛矿（ b） 、金钛矿（ c）型的八面体晶体结构 TiO2的性质 （ 1） TiO2具有很高的化学稳定性热稳定性、耐化学腐蚀性和非迁移性。 （ 2）无毒性：可用在防晒化妆品和食品包装材料上。 （ 3）紫外屏蔽性和可见性透明性。 （ 4）光催化性：纳米二氧化钦利用自然光、常温、常压、 即可催化分解细菌和污染物，许多有毒有机物在纳米 TiO2光催化作用下均可逐步降解为对环境无害的无机物。 南京林业大学本科毕业设计（论文） 11 （ 5）光电转换特性：纳米二氧化钦太阳能电池在模拟太阳光光源照射下，其光电转换效率可达 12%，光电流密度达 12mA/cm2。 具有优异的光吸收和光电转换特性 [48]。 （ 6）颜色效应：纳米二氧化钦质点小而透明，能大量阻隔紫外线，从而产生颜色效应。 它与其它颜料的协同效应相当好，这一独特的光学性能使其成为当今最高档次的效应颜料。 TiO2的制备方法 [4953] （ 1）金属的醇盐水解法：先由 TiCl4制备钛醇盐，然后控制水解，沉积出偏钛酸，干燥，锻烧得到 TiO2亚微粉。 以钛盐溶液直接强迫水解是制备纳米 TiO2最简单的方法。 尚静等用金属醇盐水解法制备的 TiO2粒子，随焙烧温度的增加 TiO2粒子长大，晶型由锐钛矿向金红石型转变，光催化活性降低。 （ 2）溶胶一凝胶法：溶胶一凝胶法是目前用来制备超细陶瓷粉末、纤维和薄膜的一种有效方法，包括溶胶制备和溶胶一凝胶化两个过程。 这种方法是以钦醇盐为原料，在无水乙醇溶剂中与水发生反应，经水解与缩聚过程而逐渐凝胶化，再经干燥、烧结处理即可得到纳米 TiO2颗粒。 此法制得的 产品纯度高，颗粒细，尺寸均匀，干燥后颗粒自身的烧结温度较低。 （ 3）超临界流体干燥法 (SGFD法 )： SGFD法是近年来针对溶胶 — 凝胶法的改进。 采用 SGFD法可降低干燥过程中的表面张力，保持凝胶的网络结构，从而获得多孔纳米 TiO2。 （ 4）气相法： TiCl4和氧气体系在电阻炉或高频感应等离子炉化学气相沉积法合成平均粒径为 20一 200nm的 TiO2。 （ 5）水热合成法：由四氯化钛先制得偏钛酸，再在压热器中加温加压，水热合成超微细TiO2。 研究的目的和内容 研究的目的 在我国水污染控 制中，含酚废水被列为重点解决的有害废水之一，是工业有机废水中最普遍最有代表性的一类，如何更加有效治理含酚废水，减少环境污染，保护人类生存环境是一项亟待解决的工程实际问题。 所以对苯酚等挥发酚类需要严格控制，而且对于挥发南京林业大学本科毕业设计（论文） 12 酚废水的治理的研究也一直是热点。 膨胀石墨表面及内部孔结构非常发达 , 有良好的疏水亲油性 ,具有高的化学稳定性 , 还能耐高温、低温 ,无毒 , 不会造成二次污染 , 易于处理。 目前对于膨胀石墨的吸附研究以吸附油类物质和燃料居多，吸附其他污染物的报道较少见。 本课题就是重点研究膨胀石墨对苯酚的吸附降解作用， 以去除污水中的苯酚。 研究的内容 本实验涉及（ 1）石墨的膨胀工艺选定；（ 2）膨胀石墨对苯酚降解性能的表征；（ 3）试验并预测膨胀石墨对苯酚吸附性能。 因此实验内容应包括三个方面： （ 1）膨胀石墨的制备； （ 2）用 TiO2对膨胀石墨表面进行改性以合成复合材料，即负载 TiO2的膨胀石墨的制备； （ 3）未负载膨胀石墨对苯酚的吸附性能测试以及与负载 TiO2的膨胀石墨的比较。 南京林业大学本科毕业设计（论文） 13 第二章 膨胀石墨的制备 实验仪器 仪器名称 仪器型号 生产厂家 电子分析天平 BS224S 北京赛多利斯仪器系统 有限公司 电热恒温水浴锅 HH 2 国华电器有限公司 磁力加热搅拌器 G8023CSPZ 佛山市格兰仕微波炉电器有限公司 紫外可见分光光度计 TU1810 北京普析通用仪器有限公司 电热恒温鼓风干燥箱 DHG9123A 上海精宏实验设备有限公司 紫外灯 256mn 佛山电器照明有限公司 马弗炉 SX2410 上海实验仪器厂有限公司 数显 pH 计 上海雷磁创益仪器仪表有限公司 实验试剂及材料 试剂 名称 规格 生产厂家 乙醇 分析纯 南京化学试剂有限 公司 冰乙酸 分析纯 南京化学试剂有限公司 磷酸 分析纯 南京化学试剂有限公司 硝酸 分析纯 南京化学试剂有限公司 硫酸 分析纯 南京化学试剂有限公司 高锰酸钾 分析纯 南京化学试剂有限公司 盐酸 分析纯 南京化学试剂有限公司 钛酸正丁酯 分析纯 上海凌峰化学试剂有限公司 南京林业大学本科毕业设计（论文） 14 材料 名称 生产厂家 鳞片石墨 青岛海达石墨公司 苯酚 国药集团化学试剂有限公司 膨胀石墨的制备 采用化学氧化法制备膨胀石墨，以鳞片石墨作为原料，以浓硝酸和高锰酸钾作为氧化剂，浓磷酸作为插层剂， 以一定比例倒入烧瓶中，恒温水浴。 一段时间后，以饱和磷酸氢二钠溶液作为二次插层剂进行二次插层。 插层反应完成后水洗至中性，烘干，最后使用微波炉进行膨化，从而得到膨胀石墨。 图 膨胀石墨的制备流程简图 南京林业大学本科毕业设计（论文） 15 TiO2 溶胶的制备 ①将 15ml 无水乙醇边搅拌边向其中倒入 10ml 的钛酸正丁酯，充分搅拌，制成 A 液。 ②将 3ml 蒸馏水和 4ml 冰乙酸在搅拌的状态下滴入 15ml 无水乙醇中，充分搅拌，制成 B液。 ③将 B 液在快速搅拌的状态下逐滴加入 A 液中，控制 pH 值在 3 以下，充分搅拌直至钛酸丁酯水解完全，最终形成透明的 TiO2溶胶。 负载 TiO2的膨胀石墨的制备 分别用两种方法负载 TiO2。 方法一：将已经制成的膨胀石墨在溶胶中浸泡 30min，取出后 105℃烘干，然后放入马弗炉中 400℃煅烧一个小时。 得到负载 TiO2的膨胀石墨，表观呈粒状。 方法二：将制好可膨胀石墨在溶胶中浸泡 30min，取出 70℃烘干，微波膨胀一段时间，然后放入马弗炉中 400℃煅烧一个小时。 得到膨胀体积在负。