摘要: 染料废水的排放日益严重，对染料废水的治理引起了人们的广泛关注。近年来，膨胀石墨（以下简称EG）在处理染料废水方面，显示了良好的脱除性能。EG具有独特的孔结构和物理化学性质，使其对大多数染料分子均具有良好的脱除能力。然而，由于制备工艺不... 展开 染料废水的排放日益严重，对染料废水的治理引起了人们的广泛关注。近年来，膨胀石墨（以下简称EG）在处理染料废水方面，显示了良好的脱除性能。EG具有独特的孔结构和物理化学性质，使其对大多数染料分子均具有良好的脱除能力。然而，由于制备工艺不同，导致EG理化性质差异显著。现有研究对EG脱除水中染料机理的认识有分歧，因此深入研究EG对孔雀石绿（以下简称MG）的吸附机理对于提高脱除性能和实际应用有重要意义。 本文以天然鳞片石墨（以下简称NFG）为原料，通过氧化插层和高温膨胀两步法制备EG。采用多种手段对EG的物理化学性质进行表征；全面研究了EG对MG的吸附等温线、动力学以及热力学行为，并对EG脱除MG的机理进行深入分析。为脱除不同污染物制备特定的吸附剂，提供了理论指导。 本文主要研究结果如下： （1）采用正交试验（以下简称OT）对EG制备工艺进行优化，得到制备EG最优工艺参数：C(g)∶K2Cr2O7(g)∶HNO3(mL)∶HClO4(mL)∶CH3COOH(mL)为5g∶1.3g∶3mL∶2mL∶11mL，反应温度50℃，反应时间50min，膨胀温度1000℃，干燥温度80℃，干燥时间40min，膨胀体积（以下简称EV）为375mL/g。各因素对EV影响的大小顺序为:反应温度＞膨胀温度＞反应时间＞重铬酸钾用量＞硝酸用量＞冰乙酸用量＞高氯酸用量。 （2）利用SEM、XPS、XRD、孔结构测试和FT-IR等表征手段对EG进行表征，表征结果证明：在制备EG的过程中没有新官能团的引入；在制备EG的最优工艺参数下，制备EG的比表面积为124.00m2/g，中孔数量占比为72.21%。 （3）运用3种吸附动力学模型对动力学数据进行分析，结果表明：准二级动力学模型拟合EG脱除MG的过程较好。与Freundlich模型相比，Langmuir模型对实验数据呈现出更好的拟合度，表明上述吸附过程是单分子层吸附过程，并且，EG对MG的吸附等温线为I型。通过热力学计算可知：熵变△S＞0，吸附自由能△G＜0，吸附热△H在5~15kJ/mol范围。表明该吸附过程是自发的物理吸附过程。 （4）研究不同膨胀温度制备的EG对MG的脱除。结果发现：MG的吸附量与EG的比表面积基本呈线性关系。综合XPS和FT-IR的表征结果以及Langmuir模型对实验数据的拟合结果，证明EG脱除MG的过程是表面吸附，较大的吸附量主要归因于EG表面的π键结构，通过π-π作用与MG相互作用；以及MG作为阳离子染料与EG表面的氢键作用。 收起