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《清华大学》 2005年
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膨胀石墨基多孔炭/炭复合材料的制备及吸附性能

陈希  
【摘要】: 膨胀石墨是一种疏松多孔的蠕虫状颗粒,其独特的孔隙结构使其对油类等大分子物质具有良好的吸附能力。由于膨胀石墨密度低、机械性能差,给实际使用带来一定困难。利用膨胀石墨丰富的孔系结构,以此为基础制备具有一定强度及吸附能力的多孔材料,具有重要的实践意义。 本论文利用热固性树脂增强压缩膨胀石墨基体,通过树脂浸渍-固化-炭化-活化工艺制备成膨胀石墨基低密度炭/炭复合材料。通过测试材料的压缩性能及抗磨损性能,所得材料强度及抗磨损能力比原膨胀石墨基体均有所提高,使材料具有一定的可应用性。 XRD分析显示,制得复合材料由无定形炭及石墨晶体两种形态的炭组成。SEM分析显示,树脂热解炭包裹着膨胀石墨颗粒表面及分布于颗粒片层之间,填充了石墨颗粒内部的部分孔隙,使得材料内部的开放孔数量有所减少。孔结构分析显示,材料具有丰富的较高的比表面积和微孔结构,微孔主要分布在树脂炭组分中,石墨基体中主要为中孔及大孔为主的结构。活化时间、温度、活化剂等因素对微孔的发展具有一定影响,对大中孔影响不大。 膨胀石墨基炭/炭复合材料对于纯油品、漂浮状态的油品和低含量的乳化状态油均具有较好的吸附能力。其对纯油品的饱和吸附量约在10~20g/g之间。饱和吸附量随油品动力粘度增大,随材料密度增大而减少。有机溶剂清洗法对吸附油品后的复合材料具有较好的脱除与再生效率。 膨胀石墨基炭/炭复合材料对染料具有一定吸附脱色能力,其吸附速率及效率低于松散态膨胀石墨、略高于压缩膨胀石墨块,远远高于颗粒活性炭。复合材料的膨胀石墨基体提供了大的接触面积,有利于染料分子的扩散吸附;树脂炭组分提供了较高的微孔容积,有利于染料分子的吸附。染料的初始浓度、pH值及孔结构参数对吸附脱色效果具有一定影响。复合材料对亚甲基蓝溶液的吸附等温线为II型,对甲基橙溶液的吸附等温线为I型,用Freundlich和Langmuir方程对其均能实现较好拟合。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB332

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