【摘 要】
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石油在开采、运输及加工的过程中,会产生大量的含油废水,造成水资源的浪费。吸附法是一种方便且环保的处理含油废水的方法,石墨烯气凝胶作为一种新型吸附材料因其疏水性、高孔隙率及大比表面积等优点在油水分离领域有着重要的作用。本论文以环己烷为油相,采用Pickering乳液法制备了石墨烯气凝胶,在探究了制备条件对石墨烯气凝胶性质的影响的基础上,进一步探究了影响石墨烯气凝胶对纯油品的吸附能力与吸附速率的因素,
【基金项目】
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山东省自然科学基金(ZR2017MB015); 中国石油科技创新基金(2017D-5007-0601); 重质油国家重点实验室资助项目(SLKZZ-2017002);
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石油在开采、运输及加工的过程中,会产生大量的含油废水,造成水资源的浪费。吸附法是一种方便且环保的处理含油废水的方法,石墨烯气凝胶作为一种新型吸附材料因其疏水性、高孔隙率及大比表面积等优点在油水分离领域有着重要的作用。本论文以环己烷为油相,采用Pickering乳液法制备了石墨烯气凝胶,在探究了制备条件对石墨烯气凝胶性质的影响的基础上,进一步探究了影响石墨烯气凝胶对纯油品的吸附能力与吸附速率的因素,并通过吸附动力学分析了影响气凝胶材料对乳化油吸附性能的关键因素,为未来材料的制备及材料的工业应用提供基本的参考。以环己烷作为软模板制备了石墨烯气凝胶,采用FTIR、XRD、XPS、Raman、SEM、微机控制电子万能试验机技术对所得气凝胶进行了官能团结构、应力-应变、微观形貌等表征分析,探究了均质机转速、油水比、还原时间及还原程度对石墨烯气凝胶性质的影响。可知均质机转速逐渐增大时,气凝胶的孔径逐渐减小,增大油水比可以降低石墨烯气凝胶的密度,提高其孔隙率,还原时间的延长可以提高石墨烯气凝胶的抗压性能,还原程度的增加会降低石墨烯气凝胶的密度。以所制备的石墨烯气凝胶为吸附剂,进行了其对不同纯油品及水的吸附、不同制备条件所得气凝胶对纯油品的吸附及循环吸附实验。可知所得石墨烯气凝胶前30 s对柴油的吸附速率为3.453 g·g-1·s-1,对水的吸附速率仅为0.071 g·g-1·s-1,其对纯油品的吸附能力与油品的密度呈正相关,与自身的密度呈负相关,与其体积大小无关,经过10次机械挤压再生处理的石墨烯气凝胶其吸附量仅有15%的下降。以所制备的石墨烯气凝胶为吸附剂,进行了不同制备条件所得气凝胶对水中乳化柴油的吸附实验得到吸附曲线,并对吸附曲线进行了动力学拟合。可知所得石墨烯气凝胶对水中乳化柴油的吸附符合准二级动力学模型,由准二级动力学拟合参数可知石墨烯气凝胶内部孔径越大、外表面积越大则乳化油的吸附速率越快,疏水性更高的粗糙的内部吸附速率略有减小,但是随着还原程度的增加,疏水性逐渐增加,吸附速率逐渐增加,因此气凝胶的疏水性存在一个中间值使得其吸附速率最大。
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