气态氧化剂替代固、液态氧化剂制备可膨胀石墨的方法技术

气态氧化剂替代固、液态氧化剂制备可膨胀石墨的方法，本发明专利技术涉及制备可膨胀石墨的方法。本发明专利技术要解决目前固态氧化剂制备可膨胀石墨过程中，清洗废水中重金属不易处理，石墨含硫量高、产品纯度降低的现象，及液体氧化剂反应不稳定，膨胀倍数不可控的问题。方法：一、混合硫酸和石墨；二、混合气体；三、对石墨进行氧化插层；四、脱酸，烘干。本发明专利技术采用不同温度及压力调节其氧化程度，制备膨胀倍率可控、高质量的可膨胀石墨，同时清洗的废稀水易处理。本发明专利技术用于制备可膨胀石墨。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，本专利技术涉及制备可膨胀石墨的方法。本专利技术要解决目前固态氧化剂制备可膨胀石墨过程中，清洗废水中重金属不易处理，石墨含硫量高、产品纯度降低的现象，及液体氧化剂反应不稳定，膨胀倍数不可控的问题。方法：一、混合硫酸和石墨；二、混合气体；三、对石墨进行氧化插层；四、脱酸，烘干。本专利技术采用不同温度及压力调节其氧化程度，制备膨胀倍率可控、高质量的可膨胀石墨，同时清洗的废稀水易处理。本专利技术用于制备可膨胀石墨。【专利说明】
本专利技术涉及制备可膨胀石墨的方法。
技术介绍
膨胀石墨是石墨深加工的主要原材料之一，如可膨胀石墨代替含卤阻燃剂制备低烟、少污染的高分子阻燃材料；膨胀后石墨经碾压等工艺制备密封材料、导热材料，应用在核密封及精密电子元件散热，具有不可替代性。并且由于纳米石墨片及石墨烯在目前研宄及应用中迅速进步及拓展，高纯、高倍率、低污染的可膨胀石墨制备技术必将成为科技攻关的重点之一。 我国石墨企业最早采用浓硫酸-浓硝酸化学氧化法制备可膨胀石墨，但由于浓硝酸易挥发所造成大气污染而逐步淘汰，之后采用廉价的高铬酸钠做氧化剂，浓硫酸做插层剂，但逐渐发现高价铬在水中存在的危害，此方法业已被禁用，从九几年到现在一直采用浓硫酸/高锰酸钾法制备可膨胀石墨，此法在废水去除锰离子的成本上，及石墨产品杂质及硫含量较高，从而限制其生产规模及应用领域，如对杂质及硫含量要求较高的石墨密封器件，依然需要进口。近年，国内少数企业采用浓硫酸/双氧水工艺生产可膨胀石墨，产品硫含量最低可达500ppm以下，纯度大于99.8%，但双氧水易分解，产品膨胀倍率极不稳定，受天气影响因素也较多，同时硫酸用量较大(通常与石墨质量比在3: I以上)。目前现状看，石墨行业还亟待专利技术一种高质量、低成本、环境污染可控的可腹胀石墨制备新技术。
技术实现思路
本专利技术要解决目前固态氧化剂(高锰酸钾、高铬酸钠、过硫酸盐等)制备可膨胀石墨过程中，清洗废水中重金属不易处理，石墨含硫量高、产品纯度降低的现象，及液体氧化剂(双氧水、浓硝酸等)反应不稳定，膨胀倍数不可控的弊端，而提供。 ，具体是按照以下步骤进行的: 一、将质量浓度为75%?98%的硫酸溶液和石墨混合均匀，放入密闭压力容器中； 二、将气态氧化剂与氮气混合，得到混合气体，其中气态氧化剂为臭氧、氧气和二氧化氮中一种或几种按任意体积比的混合； 三、将步骤二中的混合气体通入步骤一所述的密闭压力容器中，控制温度为40°C?85°C、压力为0.5atm?lOatm，反应50min?120min，得到预制物； 四、将步骤三得到的预制物进行离心机脱酸处理，然后低温烘干，制得可膨胀石里年、O 本明中浓酸可循环利用，清洗石墨的废稀酸经中种、沉淀、分离后重新做清洗水循环利用，固体废弃物硫酸钙可做水泥填料。 本专利技术的有益效果是:本专利技术采用具有强氧化性的气体的一种或几种，代替传统的固体氧化剂(高锰酸钾、高铬酸钠、过硫酸盐等)及液体氧化剂(双氧水、浓硝酸等)；通过压力、温度及反应时间对石墨氧化插层进行控制，同一目数石墨膨胀膨胀倍率可控；浓酸可循环利用，稀清洗废酸易于处理。本专利技术采用80目石墨在不同压力、温度及反应时间下，膨胀倍率150-350ml/g，膨胀后硫含量< 400ppm，碳含量> 99.8%。 本专利技术用于制备可膨胀石墨。 【专利附图】【附图说明】 图1为实施例十步骤一所述的石墨的电镜图(2000 X)； 图2为实施例十步骤一所述的石墨的电镜图(100X)； 图3为实施例十制备的可膨胀石墨的电镜图。 【具体实施方式】 本专利技术技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。 【具体实施方式】一:本实施方式，具体是按照以下步骤进行的: 一、将质量浓度为75%?98%的硫酸溶液和石墨混合均匀，放入密闭压力容器中； 二、将气态氧化剂与氮气混合，得到混合气体，其中气态氧化剂为臭氧、氧气和二氧化氮中一种或几种按任意体积比的混合； 三、将步骤二中的混合气体通入步骤一所述的密闭压力容器中，控制温度为40°C?85°C、压力为0.5atm?lOatm，反应50min?120min，得到预制物； 四、将步骤三得到的预制物进行离心机脱酸处理，然后低温烘干，制得可膨胀石里年、O 【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中硫酸溶液和石墨的质量比(3?I): 1 【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中硫酸溶液和石墨的质量比2:1 ο 【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤二中氮气占混合气体体积的10%?60%。 【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】四不同的是:步骤二中氮气占混合气体体积的20 %?50 %。 【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】四不同的是:步骤二中氮气占混合气体体积的30%?40%。 【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤三中控制温度为50°C ?8CTC、压力为 Iatm ?8atm，反应 6Omin ?10min。 【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】七不同的是:步骤三中控制温度为60°C?70°C、压力为 2atm ?6atm，反应 80min ?90min。 【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤四中低温烘干的温度为40 °C?85 °C。 【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】九不同的是:步骤四中低温烘干的温度为50°C?60°C。 采用以下实施例验证本专利技术的有益效果: 实施例一: 本实施例，具体是按照以下步骤进行的: 一、将质量浓度为98 %的硫酸溶液和石墨混合均匀，放入密闭压力容器中，硫酸溶液和石墨的质量比2:I; 二、将气态氧化剂与氮气混合，得到混合气体，其中气态氧化剂为臭氧，氮气占混合气体体积的50% ; 三、将步骤二中的混合气体通入步骤一所述的密闭压力容器中，控制温度为40°C、压力为0.5atm，反应120min，得到预制物； 四、将步骤三得到的预制物进行离心机脱酸处理，然后低温低温45°C烘干，制得可膨胀石墨。 本实施例步骤一中石墨为80目，制备得到的可膨胀石墨的膨胀倍数20mL/g。 实施例二: 本实施例，具体是按照以下步骤进行的: 一、将质量浓度为98 %的硫酸溶液和石墨混合均匀，放入密闭压力容器中，硫酸溶液和石墨的质量比2:I; 二、将气态氧化剂与氮气混合，得到混合气体，其中气态氧化剂为氧气，氮气占混合气体体积的40% ; 三、将步骤二中的混合气体通入步骤一所述的密闭压力容器中，控制温度为40°C、压力为2atm，反应120min，得到预制物； 四、将步骤三得到的预制物进行离心机脱酸处理，然后低温45°C烘干，制得可膨胀石墨。 本实施例步骤一中石墨为80目，制备得到的可膨胀石墨的膨胀倍数50mL/g。 实施例三: 本实施例，具体是按照以下步骤进行的: 一、将质量浓度为98 %的硫酸溶液和石墨混合均匀，放入密闭压力容器中，硫酸溶液和石墨的质量比2:I; 二本文档来自技高网...

【技术保护点】
气态氧化剂替代固、液态氧化剂制备可膨胀石墨的方法，其特征在于该方法具体是按照以下步骤进行的：一、将质量浓度为75％～98％的硫酸溶液和石墨混合均匀，放入密闭压力容器中；二、将气态氧化剂与氮气混合，得到混合气体，其中气态氧化剂为臭氧、氧气和二氧化氮中一种或几种按任意体积比的混合；三、将步骤二中的混合气体通入步骤一所述的密闭压力容器中，控制温度为40℃～85℃、压力为0.5atm～10atm，反应50min～120min，得到预制物；四、将步骤三得到的预制物进行离心机脱酸处理，然后低温烘干，制得可膨胀石墨。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海军，赵国刚，刘立柱，孟凡娜，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23