負載氧化鋅膨脹石墨的制備及其對染料的脫色性能研究.pdf

1、近年來，印染等相關行業(yè)排放的染料廢水逐漸增多，其造成了嚴重的水體污染。處理這一污染有很多方法，如：物理方法，生物降解法和化學法。其中以物理法中的吸附法及化學法中的高級氧化技術（AOPs）最為常見。而單獨的一種方法在處理廢水時的效果不太理想，因此提高其處理效率是至關重要的。
　　膨脹石墨(EG)具有良好的吸附性能，ZnO是一種優(yōu)異的光催化劑，而超聲法對污水的處理也具有一定的效率。本文分別將ZnO的光催化作用、超聲降解作用與EG結合在

2、一起來考察其對廢水中染料的去處效果。
　　本文主要完成了以下四部分工作：
　　1.以石墨(C，50目）為原料；KMnO4為氧化劑；H2SO4作為插層劑；Zn(OAc)2為輔助插層劑，確定了一種負載ZnO膨脹石墨（ZnO/EG）的制備方法。單因素實驗確定制備ZnO/EG的適宜實驗條件為：C:H2SO4:KMnO4:Zn(OAc)2=1:5.0:0.28:0.4(質量比)，反應前質量濃度為98％的H2SO4需稀釋至80%，石墨氧

3、化層反應在40℃下進行40min。當膨脹溫度為800℃時，所得ZnO/EG產品的最大膨脹容積(EV)可達617 mL/g。采用X射線衍射(XRD）、紅外分析（FTIR）、掃描電鏡（SEM）、能量色散光譜（EDS）和比表面積及孔徑、孔容積測定等技術手段對石墨插層產物進行了表征。結果表明，Zn(OAc)2插到了石墨層間制得了負載Zn(O Ac)2可膨脹石墨，ZnO/EG中ZnO存在形式為六方晶系纖鋅礦結構。
　　2.考察了單一H2SO

4、4插層所得普通膨脹石墨(EG1)及ZnO/EG對以亞甲基藍(MB)為代表的吸附質的脫色性能。針對負載 Zn(OAc)2可膨脹石墨的焙燒溫度，溶液中吸附質濃度，離子強度，pH對ZnO/EG的脫色性能的影響進行了討論。相比于EG1，ZnO/EG的吸附脫色及紫外光照下的總脫色能力均明顯增強。動力學研究表明MB在ZnO/EG上的脫色過程可用準二級動力學模型來描述，熱力學研究表明MB在ZnO/EG上的脫色屬于Ⅰ型，Langmuir模型可較準確模擬

5、ZnO/EG對MB的脫色熱力學數(shù)據(jù)。平衡脫色量隨吸附質濃度、離子強度的增加而增加，焙燒溫度為800℃時平衡脫色量達到最大，pH對其影響不是很大。光催化脫色率隨吸附質濃度的增加而增大，而隨離子強度、焙燒溫度的增大而減小，隨pH的增大先增大后減小。ZnO/EG對MB的紫外光催化動力學研究表明：ZnO/EG對MB的脫色過程可很好的符合Langmuir-Hinshelwood一級動力學方程。MB在膨脹石墨上的吸附屬于Ⅰ型，Langmuir模型可

6、較準確地模擬ZnO/EG對MB的脫色熱力學數(shù)據(jù)；而準二級模型更能相對準確地描述ZnO/EG對MB吸附動力學特點。
　　3.利用化學氧化法，以H2SO4為插層劑制備了普通可膨脹石墨；通過浸漬Zn(OAc)2及焙燒制備了一系列 ZnO/EG，并對浸漬順序及焙燒溫度進行了優(yōu)化。實驗結果表明：以新制得經過水洗的可膨脹石墨及Zn(OAc)2為原料，經抽濾、干燥、800℃下焙燒30s、450℃下焙燒3h所得到的(ZnO/EG)5吸附脫色及光催

7、化脫色性能均較好。SEM，F(xiàn)TIR，XRD證實了經過高溫處理后，Zn(OAc)2轉變?yōu)閆nO，其屬于六方晶系。相對于單一H2SO4插層可膨脹石墨經800℃下焙燒10s所得 EG，以及可膨脹石墨經浸漬 Zn(O Ac)2然后800℃下焙燒30s、450℃下焙燒3h所得到的(ZnO/EG)5?；瘜W氧化法所得ZnO/EG對MB的脫色性能最佳。
　?。?）考察了以H2SO4為插層劑制備的普通膨脹石墨(EG)與超聲技術聯(lián)合對MB模擬廢水的脫