膨胀石墨制备与其对金属离子去除性能

摘要：膨胀石墨是一种多孔性,孔径范围广,总孔容大,在吸附有巨大的潜力。的目的主要是研究膨胀石墨对于几种代表性的金属离子的吸附性能,优化吸附条件,并且在实验数据的基础上数学分析和机理研究,为提高膨胀石墨的吸附能力和应用范围理论依据和方向。,还制备了改性膨胀石墨,以提高膨胀石墨的吸附性能。以青岛宏达购写的可膨胀石墨为原料微波膨胀法制备出膨胀石墨,BET方程和BJH法计算其比表面积、孔体积和孔径分布；扫描电子显微镜(SEM)和FT-IR红外分析仪观察了膨胀石墨的微观形貌结构以及膨胀石墨含有的官能团。膨胀石墨吸附铅、铬、锡离子吸附实验结果：溶液pH是控制三种金属离子吸附的因素；当溶液呈中性或偏酸性时,铅溶液的初始浓度为300mg/L,吸附时间为300min时,膨胀石墨对含铅离子的吸附量达到63mg/g；当溶液在pH=3时,膨胀石墨对铬离子的吸附效果最好；当溶液呈偏酸性,锡溶液的初始浓度为300mg/L,吸附时间为120min时,膨胀石墨对锡离子的吸附量达到343mg/g。另外,分别Langmuir吸附等温线方程、Freundpch吸附等温线方程和Temkin吸附等温线方程对膨胀石墨吸附三种金属的实验数据拟合,结果Langmuir等温线方程能较好地描述三种金属离子在膨胀石墨上的吸附平衡,膨胀石墨吸附三种金属离子的Langmuir模型极限吸附容量分别为70.42mg/g,2.77mg/g,378.78mg/g。准一级、准二级、Elovich和Ritchie's-二阶吸附动力学模型分析了实验数据,发现准二级动力学模型能更好地描述吸附。经过纳米氢氧化镁改性后的膨胀石墨对铅离子吸附的实验结果：对比原膨胀石墨,可以发现改性膨胀石墨能地吸附铅离子,其吸附量由原来的70mg/g提高到105mg/g。当初始pH值为4-6、含Pb(Ⅱ)废水初始浓度为100mg/L、改性膨胀石墨投加量为0.035g、吸附时间为120min,25℃条件下,含铅废水的去除率为98%左右。Langmuir、Freundpch以及Temkin吸附等温模型对数据了拟合,发现Langmuir模型具有更好的线性性。分别准一级动力学模型、准二级、Elovich、Ritchie's-二阶动力学模型分析了实验数据,发现改性膨胀石墨吸附铅离子的整个能更好地准二级动力学模型。关键词：膨胀石墨论文金属论文吸附论文改性论文

摘要5-7

ABSTRACT7-11

1 绪论11-26

1.1 研究背景11-14

1.2 膨胀石墨简介14-15

1.3 国内外膨胀石墨的技术发展现状15

1.4 膨胀石墨的制备15-17

1.5 膨胀石墨的结构分析17-18

1.6 膨胀石墨的性能表征18-19

1.7 膨胀石墨的应用19-20

1.8 膨胀石墨对金属离子吸附的理论基础20-24

1.9 本课题研究的主要研究内容24-25

1.10 本课题的研究25-26

2 实验26-34

2.1 实验及主要试剂26-27

2.2 实验主要设备及仪器27

2.3 膨胀石墨的制备27

2.4 膨胀石墨的表征27-33

2.5 小结33-34

3 膨胀石墨对铅离子吸附性能研究34-51

3.1 实验内容及分析方法34

3.2 膨胀石墨吸附铅后的EDS表征34-35

3.3 膨胀石墨吸附Pb(Ⅱ)处理工艺的研究35-39

3.4 热力学计算39-41

3.5 吸附等温线拟合41-43

3.6 膨胀石墨吸附铅离子的动力学研究43-48

3.7 吸附机理探讨48-49

3.8 膨胀石墨再生实验研究初探49

3.9 小结49-51

4 膨胀石墨对铬离子吸附性能研究51-67

4.1 实验内容及分析方法51-52

4.2 膨胀石墨吸附Cr(Ⅵ)实验52-57

4.3 吸附热力学57-59

4.4 吸附等温线59-61

4.5 膨胀石墨吸附铬离子的动力学研究61-65

4.6 吸附机理探讨65-66

4.7 小结66-67

5 膨胀石墨对锡离子的吸附特性研究67-83

5.1 实验内容及分析方法67

5.2 膨胀石墨吸附锡后EDS表征67-68

5.3 锡离子吸附实验68-73

5.4 热力学计算73-74

5.5 吸附等温线拟合74-76

5.6 动力学研究76-81

5.7 吸附机理探讨81-82

5.8 小结82-83

6 改性膨胀石墨吸附铅离子研究83-99

6.1 引言83

6.2 改性膨胀石墨的制备83

6.3 改性膨胀石墨的表征83-85

6.4 不同负载率的改性膨胀石墨对铅、铬的吸附效果85-86

6.5 改性膨胀石墨对铅的吸附效果影响86-90

6.6 热力学计算90-91

6.7 吸附等温线拟合91-94

6.8 改性膨胀石墨吸附铅的动力学研究94-97

6.9 吸附机理研究97-98

6.10 小结98-99

7 与展望99-102

7.1 99-100

7.2 展望100-101

7.3 存在问题101-102