申請日2015.06.11

　　公開(公告)日2015.09.09

　　IPC分類號B01J20/20; C02F1/28; B01J20/30

　　摘要

　　本發(fā)明涉及改性膨脹石墨的制備及其應(yīng)用領(lǐng)域，特指CTAB-KBr復(fù)合改性、低溫電爐膨化制備膨脹石墨的方法，其特征在于將一定量的天然鱗片石墨為原料制備的可膨脹石墨在一定溫度下，浸泡在不同濃度的CTAB-KBr混合溶液中，經(jīng)水洗、烘干后利用低溫電爐進(jìn)行膨化制得改性膨脹石墨。由于采用常見低溫電爐代替馬弗爐為膨化設(shè)備，膨脹溫度低，因此本方法顯著節(jié)能;而且復(fù)合改性后的膨脹石墨增加了表面活性位點(diǎn)，表面負(fù)載了豐富的官能團(tuán)，可以對多種染料進(jìn)行有效吸附，用于印染廢水的凈化。

　　權(quán)利要求書

　　1.復(fù)合改性膨脹石墨的制備方法，其特征在于稱取一定量的以天然鱗片石墨為原料制備的可膨脹石墨在一定溫度下、浸泡在CTAB-KBr復(fù)合改性劑溶液中，經(jīng)水洗、烘干、膨化，得到復(fù)合改性膨脹石墨，其中CTAB、KBr濃度范圍分別為0.02mol/L~0.12mol/L、0.05mol/L~0.2mol/L，所用溶劑為乙醇、水等，可膨脹石墨和溶液的比例為1:0.1~1:0.5，浸泡溫度為30℃~80℃，浸泡時(shí)間為5~8h，膨化設(shè)備為低溫電爐和馬弗爐。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法制備得到的復(fù)合改性膨脹石墨在印染廢水處理方面的用途，其特征在于用制備的復(fù)合改性膨脹石墨對印染進(jìn)行靜態(tài)吸附。

　　說明書

　　一種復(fù)合改性膨脹石墨的制備及其在印染廢水處理中的應(yīng)用

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及復(fù)合改性膨脹石墨的制備方法及其應(yīng)用領(lǐng)域，特指CTAB-KBr復(fù)合改性、低溫電爐膨化制備膨脹石墨的方法及其在印染廢水處理方面的應(yīng)用。

　　背景技術(shù)

　　膨脹石墨是一種廉價(jià)而用途極廣的材料，廣泛應(yīng)用于密封、導(dǎo)電、吸附、催化和醫(yī)學(xué)材料等領(lǐng)域，尤其是在廢液、廢氣及含油廢水的處理方面。

　　合成染料在紡織、顏料、造紙、塑料、化妝品及食品等行業(yè)中被廣泛使用, 因而全球每年排放的染料廢水占工業(yè)廢水總量的20%左右, 直接排放將對生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。由于生產(chǎn)的原料多為苯系、萘系、蒽醌、苯胺及聯(lián)苯胺類化合物, 且染料多數(shù)具有性質(zhì)穩(wěn)定、色澤度高、生態(tài)毒性大等特點(diǎn), 因而處理難度大, 對環(huán)境的影響大, 是典型的生物難降解、難處理有機(jī)工業(yè)廢水之一, 其有效處理和再利用是行業(yè)清潔發(fā)展的關(guān)鍵之一。染料廢水常用的處理方法包括化學(xué)法、生物法, 物理吸附法等, 其中吸附處理因其簡單便捷備受重視。吸附劑的開發(fā)和利用是吸附處理的關(guān)鍵因素, 近年來發(fā)展起來的吸附劑有活性炭、有機(jī)膨潤土、分子篩、活化煤以及黏土等, 大多以微孔為主，表面多發(fā)生單分子層吸附，且存在成本昂貴、吸附效果不佳等缺點(diǎn)。而膨脹石墨的以大中孔及通孔的孔結(jié)構(gòu)，為多分子層吸附乃至在孔內(nèi)發(fā)生凝聚提供了條件，因此，利用膨脹石墨特別是改性膨脹石墨作為吸附劑治理染料廢水污染具有很大的發(fā)展前景。

　　陳志剛、孫力學(xué)等人首次以氨水為改性劑對膨脹石墨進(jìn)行改性處理并用于甲醛氣體的吸附，陳志剛等人以CTAB為改性劑對膨脹石墨進(jìn)行表面處理，用于對甲醛的吸附處理，而以CTAB-KBr為改性劑、以低溫電爐為膨脹設(shè)備對膨脹石墨進(jìn)行改性處理并應(yīng)用于印染廢水的處理還未見報(bào)道。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是提供一種CTAB-KBr復(fù)合改性、低溫電爐膨化制備膨脹石墨的方法及其在印染廢水處理方面的應(yīng)用。將以天然鱗片石墨所制得的可膨脹石墨用CTAB-KBr復(fù)合改性劑進(jìn)行表面改性，經(jīng)水洗、烘干后，以低溫電爐代替馬弗爐為膨化設(shè)備，制得復(fù)合改性膨脹石墨。通過優(yōu)化CTAB和KBr的用量、可膨脹石墨與復(fù)合改性劑的比例、浸漬溫度、浸漬時(shí)間等工藝參數(shù)等使膨脹石墨表面負(fù)載含氮和含溴官能團(tuán)。

　　本發(fā)明具體工藝過程是：將一定量的天然鱗片石墨為原料制備的可膨脹石墨在一定溫度下，浸泡在不同濃度的CTAB-KBr復(fù)合改性劑溶液中，一定時(shí)間后水洗、烘干、膨化，得到改性膨脹石墨。其中CTAB、KBr濃度范圍分別為0.02mol/L~0.12mol/L、0.05 mol/L~0.2 mol/L，所用溶劑為水、乙醇等，可膨脹石墨和復(fù)合改性劑的比例為1:0.1~1:0.5，浸泡溫度為30℃~80℃，浸泡時(shí)間為5~8h，膨化設(shè)備為低溫電爐，將其應(yīng)用于不同印染廢水的靜態(tài)吸附。

　　本發(fā)明制備出的改性膨脹石墨是經(jīng)過CTAB-KBr復(fù)合改性劑浸漬的膨脹石墨，CTAB-KBr復(fù)合改性劑溶液的加入增大了膨脹石墨的比表面積和孔隙度，增加了表面的活性，使吸附質(zhì)在孔內(nèi)發(fā)生多分子層吸附乃至發(fā)生凝聚。

　　印染廢水含有羰基、-S=O和-NH-等極性基團(tuán)，為極性吸附質(zhì)，而膨脹石墨為表面非極性的非極性吸附劑，對極性吸附質(zhì)的吸附能力較低，CTAB-KBr復(fù)合改性后的膨脹石墨在膨脹石墨表面引入了含氮官能團(tuán)。

　　本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：經(jīng)過CTAB-KBr復(fù)合改性劑溶液改性后的膨脹石墨提高了孔容，增加了表面活性，表面負(fù)載了豐富的官能團(tuán)，因此提高了對印染廢水的吸附能力;以低溫電爐為膨脹設(shè)備，達(dá)到了節(jié)能的目的，可用于印染廢水的凈化處理。