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| 膨脹石墨的制備及其對含油污水的吸附應用研究 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-03-26 11:02:52 瀏覽次數： |
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一、含油污水處理技術(shù)概述
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）含油污水處理技術(shù)的應用主要為了處理污水中的油污物與水體間的分離，借助物理原理以及化學(xué)技術(shù)等項目的優(yōu)勢來(lái)促進(jìn)實(shí)踐。在實(shí)際操作的過(guò)程中，不同的含油污水處理技術(shù)所呈現的效能不盡相同，最有效的是，采取的是化學(xué)插層法，以天然鱗片石墨、濃硫酸、化學(xué)氧化劑為原料，通過(guò)改變插層劑的濃度、化學(xué)氧化劑種類(lèi)及濃度、反應時(shí)間等參數，考察了制備工藝對多孔石墨孔結構的影響，并制備出了膨脹體積大，吸附性能好的膨脹石墨能對含油污水中油污物的吸附效果最佳。
通過(guò)對含油廢水中物質(zhì)的檢測可知，污水中可能含有不同程度的天然石油、石油產(chǎn)品、焦油等等，甚至有些含油污水中被檢測出含有食用動(dòng)植物油或脂肪。如果含油廢水被排入河流、湖泊等自然水質(zhì)環(huán)境當中，不僅會(huì )污染水質(zhì)，而且極有可能威脅到水生生物群落的生存。另外，如若將這些含油污水引入良田進(jìn)行灌溉，其中的油污物質(zhì)則會(huì )堵塞土壤間的孔隙，使得農作物的生長(cháng)環(huán)境惡化，甚至會(huì )妨礙到農作物的正常生長(cháng)。
膨脹石墨作為天然石墨的深加工產(chǎn)品之一，具有石墨的耐高低溫、耐腐蝕、耐輻射、潤滑性能好、高導熱導電等優(yōu)異性能，而且由于體輕多孔，質(zhì)地柔軟，還具有良好的吸附性、黏結性好、隔音隔熱性好、良好的壓縮回彈性和密封性等一系列新的優(yōu)異性能，已在環(huán)境保護、化工催化、新能源、航天、機械、冶金、電力、生物醫學(xué)、復合材料、軍事、原子能、石油化工等領(lǐng)域中廣泛應用。
由于膨脹石墨具有上述優(yōu)良的特性，尤其是具有環(huán)境協(xié)調性、良好吸附性、無(wú)毒無(wú)害性、生物相容性等特性，作為環(huán)境友好型環(huán)保材料的研究已成為國內外研究熱點(diǎn)。目前，其在水環(huán)境修復、廢水、廢氣的治理領(lǐng)域中得到了廣泛的應用與研究。
二、膨脹石墨的制備及其對含油污水的吸附應用研究
通過(guò)對膨脹石墨制備工藝及其結構的研究，了解其對含油污水的吸附能力。采用分光光度計的方法進(jìn)行試驗，利用配置標準液吸光度進(jìn)行測定，繪制標準曲線(xiàn)，之后利用標準曲線(xiàn)對含油污水內的油量進(jìn)行衡量。
（一）淺析膨脹石墨的制備
國內外諸多學(xué)者嘗試用以膨脹石墨為代表的新型多孔碳質(zhì)吸附材料對泄漏的油類(lèi)進(jìn)行回收并探索其實(shí)際應用的可行性。
1.試劑及儀器。選用硝酸、硫酸體系獲取的膨脹石墨，350毫升每克；濃鹽酸；；石油醚（60-90餾分）；電子天平；分光光度儀（含四只比色皿）；吸附柱（直徑50毫米，長(cháng)度500毫米）；250毫升分液漏斗；50毫升容量瓶7只；100毫升容量瓶2只；試劑瓶若干；膠頭滴管若干；250毫升量筒等。
2.標準曲線(xiàn)的制作。首先稱(chēng)量0.5克原油，在適量石油醚中溶解，倒入100毫升容量瓶中；再用石油醚對燒杯進(jìn)行多次清洗，清洗液倒入容量瓶中，定容后搖勻；取7只50毫升容量瓶，用移液管分別將0.00、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00毫升配置好的溶液；用石油醚稀釋到刻度，搖勻；以純石油醚為空白樣，在風(fēng)光光度儀上進(jìn)行比色（波長(cháng)為430納米，比色皿為10毫米）。記錄不同油濃度下吸光光度的數值，利用一元線(xiàn)性回歸方程求解吸光度與含有濃度關(guān)系式：其中，C和A分別為平均油濃度和平均吸光光度值。
3.水樣含油量的測定。每次取50毫升水樣，放入分液漏斗中，加入鹽酸溶液（濃鹽酸：蒸餾水=1:1溶液）1毫升，振蕩均勻；用50毫升的石油醚萃取水樣，共進(jìn)行3次，搖勻，每次2分鐘；將3次萃取液收集于50毫升容量瓶中，用石油醚進(jìn)行稀釋?zhuān)瑩u勻；在分光光度計下進(jìn)行測量，將其吸光光度值進(jìn)行記錄，并利用標準曲線(xiàn)的數學(xué)表達式計算出油含量。
（二）膨脹石墨對含油污水的吸附的應用及效果呈現
采用化學(xué)插層法，以天然鱗片石墨、濃硫酸、化學(xué)氧化劑為原料，通過(guò)改變插層劑的濃度、化學(xué)氧化劑種類(lèi)及濃度、反應時(shí)間等參數，考察了制備工藝對多孔石墨孔結構的影響，并制備出了膨脹體積大，中大孔為主，吸附性能好的膨脹石墨；另通過(guò)研究膨脹石墨吸附油類(lèi)時(shí)的一些基本性質(zhì)和機理，闡述了膨脹石墨本身的理化性能及結構和油的理化性能對其吸附行為的影響，并把以往的研究著(zhù)力點(diǎn)從實(shí)驗室靜態(tài)吸附轉移到了實(shí)際應用中，進(jìn)行了油田實(shí)地的動(dòng)態(tài)吸附研究。
研究表明：膨脹石墨對含油污水的吸附應用效果極佳，膨脹石墨的纏繞空間及層間孔結構分別可通過(guò)填充密度及工藝條件實(shí)現控制，從而達到了其對大顆粒懸浮油及小顆粒乳化油的分工吸附。我國石墨資源豐富，產(chǎn)量和出口量均居世界首位，該技術(shù)原料經(jīng)濟易得；用水量較大的石油行業(yè)在生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的油田及煉油污水，而我國是水資源相對較為緊缺國家，工業(yè)污水回用業(yè)已成為一種勢在必行的節水措施；高含水油田開(kāi)采是中國特有的情況，將油田及煉油污水進(jìn)行深度處理后回收利用或進(jìn)行回注，將具有很好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
三：膨脹石墨在環(huán)保領(lǐng)域的應用現狀
目前，我國膨脹石墨已被非常廣泛的應用，其中包括：（1）制造密封材料。在工業(yè)生產(chǎn)中有很多對人體有害的物質(zhì)，而石墨不同，其對人體無(wú)害，并且可以代替幾乎所有的密封材料，其密封干燥效果極好，使得生產(chǎn)成本大大降低。（2）環(huán)保領(lǐng)域。利用高溫處理得到的膨脹石墨，其內部有著(zhù)豐富的孔狀結構，具有良好的吸附能力，并且親油疏水，在處理水污染中有著(zhù)很好的效果，其不但可以吸附水及其他溶液中的油污，同時(shí)也可吸附細菌等微生物，其本身化學(xué)性質(zhì)穩定，對環(huán)境并無(wú)污染，在此領(lǐng)域應用前景十分看好。（3）醫學(xué)領(lǐng)域。在醫學(xué)上，利用膨脹石墨可以代替傳統的止血紗布、止血棉，并且其表面對細菌、病毒有一定吸附能力，不會(huì )對患者傷口造成污染，減少臨床并發(fā)癥的出現。（4）防火材料。膨脹石墨性質(zhì)穩定，耐高溫性能良好，將其作為防火門(mén)、防火窗的密封材料可以很好的保證在火災中煙塵的進(jìn)入。但由于其在常溫或低溫時(shí)不能有效阻隔冷煙氣的流動(dòng)，因此其需要和常規密封劑配合使用。另外，其在軍工方面也有很好的利用前景，可以說(shuō)是十分符合現階段我國“綠色、無(wú)污染”經(jīng)濟發(fā)展方針。
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