|
| |
| 环境友好型材料——膨胀石墨的制备方法及应用现状（一） |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-07-15 10:13:19 浏览次数： |
|
| |
（中国粉体技术网/班建伟）膨胀石墨又称为柔性石墨，是由天然鳞片石墨经化学或电化学插层处理、水洗、干燥、高温膨化制得的。膨化之后的石墨呈蠕虫状，又称膨胀石墨蠕虫。由于天然鳞片石墨沿微晶c 轴方向膨胀数十倍到数百倍，从而在膨胀石墨蠕虫表面和内部形成许多微小的孔，比表面积大为增加，因此是一种很好的吸附材料。
由于膨胀石墨吸附材料有发达的网络状孔形结构，有高的比表面积，高的表面活性和非极性，同时孔系结构中主要以中大孔为主，因此对各种非极性有机分子具有良好的吸附性能。另外，由于膨胀石墨表面有微量的极性基团并且石墨微晶c轴方向与a轴方向吸附具有各向异性，在一定的条件下对极性分子也会有一定量的吸附。
膨胀石墨还具有低密度、质轻的特点，并且耐氧化，耐腐蚀，具有高的化学稳定性；还可以耐高温、低温，无毒，不会造成环境污染。因此，膨胀石墨作为一种优良的环保材料，在废水、废气的治理领域中得到了广泛的应用与研究。
目前，对于膨胀石墨的准备方法主要有：化学氧化法、电解氧化法、超声氧化法、气相扩散法等。
1 化学氧化法
化学氧化法主要是通过利用石墨与强氧化剂反应，使得一些无机或有机的小分子插层剂插入到石墨的层间，制得石墨的层间化合物，以及通过进一步的膨化处理制得膨胀石墨材料。
制备用的原料系含碳量为99%以上32～80目的天然高碳鳞片状石墨，常见得氧化剂为浓硫酸、过氧化氢、浓硝酸、氯酸钾、高锰酸钾、重铬酸钾、过二硫酸铵等，插层剂一般为硝酸、甲酸、乙酸、金属卤化物、金属氧化物等。制备的一般步骤为：在适当温度下，将不同配比的天然鳞片石墨与氧化剂与插层剂以一定的比例，在不断搅拌下反应一定时间，然后水洗至中性，脱水干燥，制得可膨胀石墨材料，再经过高温膨化反应后，制得膨胀石墨材料。
优势及不足：该方法用的最早，且时间最长，但这种方法存在三废处理的问题。此外，在高温膨化阶段，产生的废气含酸浓度过高，对人体危害较严重。
2 电解氧化法
电解氧化法主要是将石墨粉和插层剂溶液放入电解槽内，石墨粉可以是阳极的组成部分，也可以是电解液中的悬浮质。电解液是稀释的酸液(插层剂)，浓度很低。带负电的酸根离子在外电场的作用下，向石墨(阳极)周围集中，则在石墨层的内外形成了浓度差。酸根离子在浓度差和外电场两者的共同作用下，向石墨层的间隙侵入，生成层间化合物。一般采用的酸液(插层剂)为硫酸、硝酸、重氯酸等。
优势及不足：电解氧化法反应效果好，电解装置结果简单，生产过程可以连续进行，反应速度快，生产效率高，适合大规模的生产，但设备必须由耐酸腐蚀材料制造。
3 超声氧化法
在电解法制备膨胀石墨的过程中，对阳极氧化的电解液进行超声波振动、超声波振动的时间与阳极氧化的时间相同，超声波功率电流小于500mA。
优势及不足：由于超声波对电解液的振动有利于阴阳极的极化作用，从而加快了阳极氧化的速度，缩短了氧化时间，提高了生产效率，并节约了能源。
4 气相扩散法
将石墨和插层物分别置于一真空密封管的两端，在插层物端加热，利用两端的温差形成必要反应压差，使得插层物以小分子的状态进入鳞片石墨层间，从而制得膨胀石墨。
优势及不足：此种方法生产的膨胀石墨的阶层数可控制，但其生产成本高。
膨胀石墨作为一种新型的环境材料已经越来越受到人们的重视，我国对于膨胀石墨在环境方面的研究与应用相对于国外来说起步晚，研究深度不够，产品档次不高，很多的研究仍然处于实验室阶段。开发出性能更高、效果更好的膨胀石墨材料，并大规模的应用于工业生产中，不仅有利于环境领域，同时也能促进材料领域、化学领域、矿物领域的交叉和综合发展，从长远来看具有巨大的经济效益和社会效益。
►欢迎进入【粉体论坛】
|
|
|
| |
|
| |
|
|
|
|
|
|
