【正文】 由圖 可知，膨脹體積隨著插層反應時間的增加而增加，在 50min 時膨脹體積達到最大值，之后則隨著反應時間的增加而變小。取編號為 4，每組微波膨脹時間分別為 2min、 2min20s、 2min40s、3min。 濃硝酸用量對膨脹體積的影響 取編號為 4，每組濃硝酸分別取 18mL、 24mL、 25mL、 27mL。 因此，根據實驗結果， 石墨∶高猛酸鉀質量比 =1∶ 時是最佳比例。 結 果與討論 不同制備因素對膨脹體積的影響 因為 TiO2溶膠粘度大，浸入可膨脹石墨層間后可能使可膨脹石墨的膨脹倍數降低，所南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 18 以在用氧化劑和插層劑制備可膨脹石墨時應盡量選擇未負載條件下膨脹體積大的工藝條件。然后分別加 緩沖溶液 ， 混勻 ， 此時 pH 值為 士 。 ③將 B 液在快速攪拌的狀態(tài)下逐滴加入 A 液中，控制 pH 值在 3 以下，充分攪拌直至鈦酸丁酯水解完全，最終形成透明的 TiO2溶膠。本課題就是重點研究膨脹石墨對苯酚的吸附降解作用， 以去除污水中的苯酚。 （ 3）超臨界流體干燥法 (SGFD法 )： SGFD法是近年來針對溶膠 — 凝膠法的改進。 （ 6）顏色效應：納米二氧化欽質點小而透明，能大量阻隔紫外線，從而產生顏色效應。金紅石則是一個四面體的晶格結構形式，鈦原子 位于結構單元的中心，氧原子則位于單元的頂點位置，氧原子和鈦原子間也有兩種不同的鍵長。 TiO2 納米 TiO2 簡介 TiO2能被光子激發(fā)而發(fā)生催化反應，所以它也是一種光催化劑。 占地面積小，流程簡單，處理效果穩(wěn)定。 需預處理工藝或三級處理配合。 酚對人類身體健康也有危害：苯酚對皮膚、粘膜有強烈的腐蝕作用，會抑制中樞神經或損害肝、腎功 能；吸入高濃度蒸氣會導致苯酚的急性中毒，會致頭痛、頭暈、乏力、視物模糊、肺水腫等；誤服引起消化道灼傷，出現燒灼痛，呼出氣帶酚味，嘔吐物或大便會帶血液，有胃腸穿孔的可能，會出現休克、肺水腫、肝或腎損害，出現急性腎功能衰竭，會死于呼吸衰竭；眼接觸可致灼傷；會經灼傷皮膚吸收經一定潛伏期后引起急性腎功能衰竭；由苯酚導致的慢性中毒會引起頭痛、頭暈、咳嗽、食欲減退、惡心、嘔吐，嚴重者引起蛋白尿。 苯酚 苯酚，又 名石炭酸、羥基苯，是一種具有特殊氣味的無色針狀晶體，有毒。 放入可充鋅錳電池的鋅陽極中可以減小鋅陽極充電時的極化。因此，采用微波法加熱石墨效率非常高。但此種方法的成本也很高。通過減壓抽濾可以將石墨中的水分吸出，減少洗滌次數。 2H2O、 HClO4。膨脹容積越高，含硫量越低，可膨脹石墨的質量越好。 （ 1）化學氧化法 工業(yè)上制備膨脹石墨用的最多、最成熟的方法是化學氧化法。 cm3。 耐腐蝕性 除王水、濃硝酸、發(fā)煙硫酸和高溫下的重鉻酸鉀、高錳酸鹽等少數強氧化劑外，在很寬的溫度、壓力、時問范圍內，與介質不發(fā)生化學反應，幾乎能抗所有的化學介質的腐蝕，對大多數無機酸、堿、鹽都適用。 圖 石墨晶體結構 南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 2 接下表 膨脹石墨 膨脹石墨簡介 膨脹石墨（ EG）又稱柔性石墨，是由天然鱗片石墨經過制備 獲得的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質。用新方法負載二氧化鈦的膨脹石墨降解苯酚廢水的效果明顯比傳統(tǒng)方法好。 涉密論文按學校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰 寫的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。石墨的主要用來制造鉛筆芯和潤滑劑。另外膨脹石墨的化學穩(wěn)定性強，能耐高溫和低溫，防輻射性能強，耐腐蝕性能好，且無毒，不會對環(huán)境造成二次污染，是一種良好的處理廢水的吸附材料。 可壓縮性 經壓延能制成板才，經橫壓、滾壓等機械加工，可生產各種密封制品。 cm2。又因為同性電荷相排斥的原理，使石墨層的間距變大，插層劑更易進入石墨層間，其與碳正離子結合形成可膨脹石墨。 （ 2）電化學法 電化學法的機理是可膨脹石墨在制備過程中存在電子授受。 （ 5）氣相擴散法 氣相擴散法是將石墨和插層物分別置于真空密封管的兩 端，在插層物端加熱，利用兩端的溫差形成反應壓差，使得插層物以小分子的狀態(tài)進入鱗片石墨層間，從而制得石墨層間化合物。 激光具有最高的能量密集度，并且石墨激 光的吸收率可達 95%以上，這正好滿足了石墨膨化需要快速升溫的要求。 微波可以使物體在很短的時間內達到高溫。 將石墨和超聲溶劑放入一燒瓶內進行超聲保持 60min，然后在 900℃的溫度下進行膨脹，雖然這種方法不同于化學氧化和其它方法， 但通過 X光和電子顯微鏡的觀察膨脹石墨微觀結構已經形成。 潤滑材料 良好的潤滑性，良好的極性吸附效應和高溫掩蔽效應。苯酚有腐蝕性，接觸后會使局部蛋白質變性，其溶液沾到皮膚上可用酒精洗滌。具體如下表： 表 苯酚處理工藝 分類 處理方法 使用范圍 優(yōu)點 缺點 物化法 溶劑萃取法 適用于高濃度含酚廢水的預處理及酚的回收。 操作技術要求高，液膜的穩(wěn)定性問題還未徹底解決。 分解速度快，氧化能力強，凈化率高。 南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 TiO2 的晶型結構 二氧化鈦在自然界低溫態(tài)有板鈦礦型、銳欽礦型和金紅石礦型三種晶體結構。 （ 2）無毒性：可用在防曬化妝品和食品包裝材料上。以鈦鹽溶液直接強迫水解是制備納米 TiO2最簡單的方法。 （ 5）水熱合成法：由四氯化鈦先制得偏鈦酸，再在壓熱器中加溫加壓，水熱合成超微細TiO2。 南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 第二章 膨脹石墨的制備 實驗儀器 儀器名稱 儀器型號 生產廠家 電子分析天平 BS224S 北京賽多利斯儀器系統(tǒng) 有限公司 電熱恒溫水浴鍋 HH 2 國華電器有限公司 磁力加熱攪拌器 G8023CSPZ 佛山市格蘭仕微波爐電器有限公司 紫外可見分光光度計 TU1810 北京普析通用儀器有限公司 電熱恒溫鼓風干燥箱 DHG9123A 上海精宏實驗設備有限公司 紫外燈 256mn 佛山電器照明有限公司 馬弗爐 SX2410 上海實驗儀器廠有限公司 數顯 pH 計 上海雷磁創(chuàng)益儀器儀表有限公司 實驗試劑及材料 試劑 名稱 規(guī)格 生產廠家 乙醇 分析純 南京化學試劑有限 公司 冰乙酸 分析純 南京化學試劑有限公司 磷酸 分析純 南京化學試劑有限公司 硝酸 分析純 南京化學試劑有限公司 硫酸 分析純 南京化學試劑有限公司 高錳酸鉀 分析純 南京化學試劑有限公司 鹽酸 分析純 南京化學試劑有限公司 鈦酸正丁酯 分析純 上海凌峰化學試劑有限公司 南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 14 材料 名稱 生產廠家 鱗片石墨 青島海達石墨公司 苯酚 國藥集團化學試劑有限公司 膨脹石墨的制備 采用化學氧化法制備膨脹石墨，以鱗片石墨作為原料，以濃硝酸和高錳酸鉀作為氧化劑，濃磷酸作為插層劑， 以一定比例倒入燒瓶中，恒溫水浴。得到負載 TiO2的膨脹石墨，表觀呈粒狀。由除零管外的其他校準系列測得的吸光值減去零管的吸光度值 ,繪制吸光度對酚含量 (mg)的 曲線 圖 苯酚溶液標準曲線 由苯酚溶液標準曲線可得線性方程： y=；在測定的濃度范圍內 ，苯酚溶液濃度可通過標準曲線計算得到。 南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 19 單因素實驗 高錳酸鉀用量對 膨脹體積的影響 取膨脹石墨 10g，濃磷酸 ，濃硝酸 ，高錳酸鉀分別取 、 、 、分別取編號 4。步驟同 ，記錄實驗數據。 南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 21 圖 濃硝酸用量對膨脹體積的影響 由圖 可得，當石墨∶硝酸質量比 =1∶ 時，膨脹體積最大。如果膨化時間過長，會導致膨脹石墨過分氧化，使產品質量降低；如果膨化時間過短，會導致膨脹石墨不完全膨化，不能達到最大體積。 南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 不同負載方法對膨脹體積的影響 按照 的方法分別制備兩種負載 TiO2的膨脹石墨，并且和未負載的膨脹石墨進行對比。 TiO2 的負載順序不同的兩種 TiO2/EG 的膨脹體積有很大差別：先膨脹后負載的TiO2/EG 的膨脹體積小，只有 52mL/g,先負載后膨脹的 TiO2/EG 的膨脹體積較大，達到 124 mL/g，且外觀是 保持蓬松的蠕蟲狀態(tài)。 a由此可得出：普通狀態(tài)下，膨脹石墨對苯酚吸附的最佳時間是 1 小時。由表可知， Ce/qe和 Ce 、 log qe和 Ce之間有較好的線性關系，且 Langmuir 等溫線擬合更符合膨脹石墨對苯酚的吸附。因為先膨脹后負載的 TiO2/EG 的體積和層間距都變小， TiO2容易堵塞變小的孔隙，導致吸附能力降低，影響苯酚降解。 按照本實驗的最佳比例制備的膨脹石墨對 100mL 濃度為 33mg/L 的苯酚溶液的最佳吸附時間為 1 個小時；中性偏堿且低溫的反應環(huán)境更有利于對苯酚吸附；對 1O0mL 濃度為 100mg/L 的苯酚溶液的最佳吸附 pH 值為 7。 感謝我的家人和所有關心我的人。 南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 37 致 謝 本論文是在王平老師的親切關懷和悉心指導下完成的。在紫外線照射下，膨脹石墨的吸附平衡時間為5小時。 先膨脹后負載的 TiO2/EG 由于體積和表面積縮小， TiO2負載的不牢，減弱了對苯酚的吸附和降解效果；先負載后膨脹的 TiO2/EG 不僅保持了蓬松的狀態(tài)，比表面積沒有明顯變化，而且 TiO2負載牢固，使吸附和光催化降解反應順利進行。當溫度升高時，溶液中的苯酚分子的運動速度增加，從而不易被吸附在膨脹石墨表面，使得苯酚的吸附量降低。 Freundlieh 得出經驗等溫式 ： qe=KFCen (2) (2)式的線性關系為 ： logqe=109KF+nlogCe 式中 : qe 表示平衡吸附量 Ce 表示平衡濃度 KF、 n 分別為 Freundlich 吸附等溫線的常數和指數 南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 27 TiO2/EG 對苯酚去除特性的研究 降解時間對苯酚去除效果的影響 在三組濃度為 100mg/L的 50mL苯酚模擬廢水中分別加入膨脹石墨 ,放于 254nm紫外燈下 25cm處分別攪拌 l、 8 小時 ,然后測其吸光度 ,計算去除量。 表 實驗用量 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 苯酚溶液/mL 100 100 100 100 100 100 100 100 EG 的質量 /g PH 3 4 5 6 7 8 9 10 南京林業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 26 環(huán)境溫度對苯酚吸附量的影響 將濃度為 30mg/L 的苯酚溶液分別取 100mL 置于 4 個錐形瓶中 ,再分別放入 膨脹石墨 ,中性條件下置于恒溫水浴箱中在 25℃ 、 40℃ 、 55℃ 、 65℃ 中分別震蕩 lh,觀察其吸附量。而之所以這種方法制備的膨脹石墨相對密度比未負載 TiO2的膨脹石墨要大，其主要原因應該是由于其中摻入了 TiO2的重量，導致其相對質量在計算時偏大。步 驟同 ，記錄實驗數據。 微波膨化時間對膨脹體積的影響 取膨脹石墨 10g，以鱗片石墨： HNO3： H3PO4： KMnO4質量比 =1∶ ∶ ∶ 的比例制備膨脹石墨。 因此，根據實驗結果，最佳插層反應溫度是 60℃。因為高錳酸鉀作為氧化劑，如果用量太少，碳原子不會被全部氧化，碳層間的化學鍵不會被充分破壞，使得碳層間空間沒有充分打開，插層物無法全部進入碳層間，導致膨脹體積小；如果高錳酸鉀用量過多，會使石墨因過度氧化而斷裂，同樣會使膨脹體積變小，因此高錳酸鉀的用量也不能過高。 表 因素與水平 水平 因素 A B C D E 濃硝 酸用量（ mL） 高錳酸鉀用量（ g） 插層反應溫度（℃） 插層反應時間（ min） 微波膨脹時間（ s） 1 30 30 120 2 45 40 140 3 5 60 50 160 4 6 75 60 180 不同負載方法對膨脹體積的影響 按鱗片石墨： HNO3： H3PO4： KMnO4質量比 =1： ： ： 的比例制備可膨脹石墨，再按 的方法分別制備兩種負載了 TiO2的膨脹石墨，比較其膨脹體積。