膨胀石墨对柴油吸附程度的
Vol123 No14 第 23 卷第 4 期非金属矿2000 年 7 月 J uly ,2000 No n2Metallic Mines
膨胀石墨对柴油吸附程度的分析
徐子刚 吴清洲 伍文斌
( )浙江大学分析测试中心 ,杭州 310027
摘 要 研究了膨胀石墨吸附柴油后水中的残油量 ,并探讨了动态过程中水的流速 、p H 值 、水质以及温度和油量的影响 ,为膨胀石墨在环保上的应用提供了依据 。
关键词 膨胀石墨 吸附 柴油
膨胀石墨是由天然鳞片石墨经浓硫酸化学氧化7 的情况下 ,分别配制一定浓度的柴油与水混合为
法或电化学法处理后 ,再水洗 、干燥 、高温膨胀而得 ,液 50 ml ,搅拌后加入 0 . 2g 膨胀石墨 , 搅拌并过滤 ,
2 滤液用石油醚萃取后测定在 225 nm 处的吸光度 ,结 它具有较大的比
面 积 , 一 般 可 达 50 , 200 m/ g 。
果见表 1 。 研究表明 , 膨胀石墨的孔结构特点是以中 、大孔为
1 表 1 膨胀石墨吸附后滤出液中柴油的浓度 主,所以适合于吸附非极性有机大分子物质 , 特
2 (μ)g/ ml 别是油类物质。目前对膨胀石墨吸附性能的研 究还较少 ,另一方面 ,已有的研究也主要集中于膨胀 油水混合液 20 100 220 500 1065 3 石墨的吸附容量上,而对其吸附的彻底程度尚缺 滤出液 1 . 5 2 . 5 5 85 18 乏必要的研究 。本文以柴油为吸附对象 ,探讨了膨
1 可看出 ,膨胀石墨具有较好的除油能力 。从表 胀石墨对柴油的吸附情况和吸附彻底程度 ,以求证
膨胀石墨在用于水中除油时 ,排放水的水质情况 。 μ 在水中含油为 1065g/ ml 的情况下 ,吸附后滤液中
μ含油浓度仅为 18g/ ml ,除油率可达 98 %以上 。1 实验
2 . 2 洗脱液残油量1 . 1 样品和仪器
() 2 . 2 . 1 水流速的影响 :按前节 1 . 2 . 2所述方法 ,测 柴油 ,杭州炼油厂产品 ,密度 0 . 81g/ ml ; 膨胀石
得水流速对洗脱液中柴油浓度的影响 ,见图 1 。 墨 ,由 26 目天然鳞片石墨经浓硫酸化学氧化 、水洗 、
干燥 后 , 于 1000 ?下 膨 胀 制 得 , 其 膨 胀 容 积 为
370 ml/ g ,本实验中它对柴油的吸附容量为 40 ml/ g ;
石油醚 ,A R 级 、沸程为 60,90 ?。
实验仪器 :岛津 U V2240 紫外可见分光光度计 、
() 2004M P 电子天平 0 . 01 mg、4 ×20cm 砂芯漏斗 。
1 . 2 实验方法
1 . 2 . 1
曲线绘制 :准确称取一定量的柴油溶于
石油醚中 ,定容 ,用石油醚为溶剂 ,分别配制柴油浓
图 1 水流速的影响 μ度为 0 、4 、10 、20 、50 、80 、100g/ ml 的标准 溶 液 , 在
4 从图 1 可看出 ,随时间的延长 ,洗脱液的浓度逐 225 nm 处测定吸光度,绘制成标准曲线 。
渐降低 。当流速较低时降低的趋势较缓慢 ,且有波 11212 实验过程 : 在砂芯漏斗中加入 015g 膨胀石
动 。产生波动的原因 ,是水流在不同的时间流经的 () 墨 ,轻压至 60 ml 因此时吸附容量最大 ,达 20 ml,然
路径不一致 ,故和油接触的方式也不一致 。当流速 后用移液管移取 10 ml 柴油加入到上述膨胀石墨中 ,
达到 280 ml/ min 时 ,从 0 至 10 min ,下降的趋势非常 控制水的流速和温度 ,每隔一定时间接取流出液 ,将
μ 明显 ;10 min 后 , 洗 脱 液 浓 度 已 低 于 20g/ ml , 下 降流出液用石油醚萃取后定容 ,在 225 nm 处测定吸光
也较缓慢 。在开始瞬间洗脱液浓度较大 ,是所用柴 度 ,从标准曲线上查其相应的浓度 。
油中有少量溶于水的物质被水流带下所致 。 2 结果与讨论
21212 水质的影响 :不同水质在相同的情况下对洗
211 油水混合液过滤后的除油效果 在 12 ?、p H脱液的影响 ,见图 2 。
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由图 2 可见 ,去离子水和自来水对洗脱液的影2 . 2 . 4 水温的影响 :水温对洗脱液的影响 ,见图 4 。响几乎相同 ,都是开始一瞬间浓度较大 ,10 min 后已 随温度升高 ,柴油的溶解度增大 ,故开始瞬间洗脱液μ低于 20g/ ml 了 。洗衣粉水的情况稍有不同 ,开始 的浓度也急剧增大 ,但 10 min 后不同温度对洗脱液 μ一瞬间洗脱液浓度更大 , 达 110g/ ml , 这是因为一 的 影 响 几 乎 完 全 相 同 , 而 且 洗 脱 液 浓 度 都 低 于 部分柴油溶于洗衣粉中的表面活性剂而被水流一起 μ 20g/ ml 。带下 。10 min 后 ,洗脱液浓度比用去离子水和自来
水冲洗时更低 ,这是因为此时表面活性剂被膨胀石 2 . 2 . 5 吸附柴油量的影响 :在膨胀石墨吸附不同量 墨吸附 ,一方面阻挡了油和水的接触 ,另一方面油更 的柴油后 ,吸附的柴油量对洗脱液的影响 ,见图 5 。 易溶解在表面活性剂中而被表面活性剂滞留 。
图 5 柴油吸附量的影响
可见 ,随着柴油用量的增大 ,开始瞬间洗脱液的
2 水质的影响浓度也迅速增大 ,但 10 min 以后 ,洗脱液的浓度随柴 图
2 . 2 . 3 p H 值的影响 : 分别用盐酸和氢氧化钠配制 油用量的增加而增大的幅度很小 。
不同 p H 值的自来水 ,p H 值对洗脱液的影响 , 见图 3 结论
1 . 膨胀石墨对柴油的吸附很好 ,在低浓度情况 3 。开始瞬间因 p H 值不同 ,柴油在水中的溶解度不
同 ,故洗脱液浓度也不同 。由图 3 可见 ,酸性或碱性 下 ,残油量很少 。 都会使柴油的溶解度增大 ,所以开始瞬间洗脱液的 2 . 在膨胀石墨最大吸附量的一半时 ,水的流速 、浓度也增大 。但 10 min 后 ,它们的影响几乎相同 ,基 水质 、水的 p H 值 、水温和柴油量对洗脱液的影响 ,μ本上都低于 20g/ ml 。
在开始瞬间很大 ,但 10 min 后影响就很小了 。而且
μ10 min 后的洗脱液浓度基本上都低于 20g/ ml , 可
(μ) 达到国家规定的三级水质排放标准 20g/ ml。
膨胀石墨的孔结构以中 、大孔为主 ,适合于吸附
分子较大的油类物质 ,虽然其比表面积比同样重量
的活性炭小 ,但它对柴油的吸附量远远超过活性炭 。
同样实验条件下 ,对柴油的饱和吸附量 ,膨胀石墨为
43 ml/ g ,而活性炭仅为 0 . 4 ml/ g 。 由于柴油应用广
泛 ,其造成的环境污染也越来
图 3 p H 值的影响越严重 。膨胀石墨不仅对柴油的吸附容量大 ,且在
各种情况下吸附柴油的彻底程度也很好 ,成本也较
它类吸附剂为低 ,所以用于环保将大有作为 。
参考文献( ) 1 曹乃珍等. 新型碳材料 ,1995 4:51
2 专利 EP - 435766
( ) 3 曹乃珍等. 炭素 ,1996 2:1
( ) 4 水和废水监测分析方法 第三版. 北京 : 中国环境科学技术出版
社 :372,373
图 4 水温的影响收稿日期 :2000203210