活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類活(huo)(huo)動的(de)(de)(de)(de)激(ji)增導致了環境(jing)中農業廢物(wu)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)。我們研究了鐵含量(liang)(2.5、5、10、15%)對椰(ye)殼(ke)制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)催化(hua)性能的(de)(de)(de)(de)影響。大多數(shu)時候，這些(xie)材(cai)料(liao)直接放置在環境(jing)中，會導致有機物(wu)的(de)(de)(de)(de)過度積(ji)累。雖然(ran)這類污染物(wu)是可生(sheng)物(wu)降(jiang)解的(de)(de)(de)(de)，但其礦(kuang)化(hua)需要很長時間(jian)。此外，由(you)于(yu)人類活(huo)(huo)動較大，自然(ran)循(xun)環越來(lai)越困難。克服(fu)這一問題的(de)(de)(de)(de)一個有吸引力(li)的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇是使用(yong)固體廢物(wu)作為(wei)能源或(huo)原料(liao)來(lai)獲得高價值的(de)(de)(de)(de)產品，如活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)。它(ta)們可以從(cong)椰(ye)殼(ke)、木(mu)材(cai)、油、泥炭(tan)(tan)、焦炭(tan)(tan)、獸(shou)骨、種子、鋸屑、稻殼(ke)和聚合物(wu)等(deng)各種材(cai)料(liao)中制(zhi)備。

　　由于活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)具(ju)有穩定(ding)的(de)物理(li)化學性(xing)(xing)(xing)質(zhi)、高(gao)硬(ying)度、耐熱性(xing)(xing)(xing)、耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)和(he)導電性(xing)(xing)(xing)、耐酸堿(jian)性(xing)(xing)(xing)和(he)功能基(ji)團，近年(nian)來引(yin)起了人們(men)的(de)關注。在(zai)制備活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)時，可以(yi)控制表(biao)面(mian)積、吸附(fu)離子的(de)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)和(he)高(gao)比表(biao)面(mian)積。由于這(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)已應用(yong)于氣體(ti)(ti)或(huo)液體(ti)(ti)吸附(fu)、化學回收凈化、燃料電池儲氫等多個領(ling)域。此外(wai)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)還(huan)被用(yong)作各種反應中的(de)催化劑和(he)載(zai)體(ti)(ti)，如(ru)乙苯脫氫、苯酚和(he)硝酸鹽(yan)或(huo)有機染料。

　　讓我們來(lai)看(kan)看(kan)鐵(tie)含量對活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)影(ying)響。我們發現，通(tong)(tong)過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)氫的(de)吸(xi)附和氧(yang)化(hua)的(de)組合過(guo)(guo)程，鐵(tie)負荷活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)是一種(zhong)有效的(de)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)。此(ci)外，負載磁赤(chi)鐵(tie)礦的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以(yi)(yi)通(tong)(tong)過(guo)(guo)吸(xi)附有效去除水(shui)溶液(ye)中(zhong)的(de)人工紅(hong)色。另一方面(mian)，負載鐵(tie)復合材(cai)料的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以(yi)(yi)通(tong)(tong)過(guo)(guo)芬頓反應從水(shui)溶液(ye)中(zhong)去除人工紅(hong)色。本研究以(yi)(yi)椰子殼為(wei)原料制備活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)，催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)用適當濃度的(de)硝酸(suan)鐵(tie)水(shui)溶液(ye)浸泡活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)，*終固(gu)體達到2.5、5、10和15%的(de)鐵(tie)含量。將系統保(bao)持攪拌(80rpm)2小(xiao)時(shi)(shi)。該催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)在120oC干(gan)燥(zao)24小(xiao)時(shi)(shi)，加熱(10分(fen)鐘(zhong))oC - 1)氮氣(qi)流下(100毫(hao)升分(fen)鐘(zhong))- 1)高達450oC，溫度保(bao)持2小(xiao)時(shi)(shi)。對椰殼活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)對椰殼活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)影(ying)響。去除亞甲(jia)藍時(shi)(shi)，用作(zuo)織物染料的(de)模型化(hua)合物評估催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)。

　　從實(shi)驗(yan)結果可以看(kan)出(chu)，在活性炭上形(xing)成(cheng)磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)粒(li)的(de)(de)方法(fa)如圖1所示。假設磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)石顆(ke)粒(li)主要在支撐孔內，在加(jia)熱過(guo)程中(zhong)由浸漬的(de)(de)硝酸鐵(tie)(tie)形(xing)成(cheng)。據信，因(yin)為起始材(cai)料中(zhong)沒有(you)Fe 2 因(yin)此，赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)首先產(chan)生物(wu)質。一(yi)(yi)(yi)段時間后，一(yi)(yi)(yi)氧化(hua)碳由活性炭產(chan)生，可以產(chan)生一(yi)(yi)(yi)些Fe 3 還原成(cheng)Fe 2 生產(chan)磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)的(de)(de)物(wu)種(zhong)。然而，由于一(yi)(yi)(yi)氧化(hua)碳不能接近(jin)，一(yi)(yi)(yi)些赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)石可能仍然是顆(ke)粒(li)的(de)(de)核(he)心(xin)，因(yin)為還原應該從表面開(kai)始。因(yin)此，獲得的(de)(de)顆(ke)粒(li)由磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)包圍的(de)(de)赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)芯(xin)制成(cheng)。

　　所有樣品(pin)都顯示(shi)了典型的(de)微孔(kong)(kong)和介孔(kong)(kong)材料II等(deng)溫線，有磁滯回(hui)線，表(biao)(biao)示(shi)孔(kong)(kong)內(nei)毛細管冷(leng)凝(ning)，如圖2所示(shi)。樣品(pin)的(de)主要結(jie)構(gou)特征顯示(shi)在表(biao)(biao)中(zhong)。可見活(huo)性(xing)炭(tan)含鐵(tie)量低(di)(2).浸漬5%和5%不影響其結(jie)構(gou)性(xing)質。這(zhe)一發現表(biao)(biao)明，與圖1結(jie)果(guo)一致(zhi)，活(huo)性(xing)炭(tan)支撐物的(de)孔(kong)(kong)堵(du)塞可以(yi)忽(hu)略不計(ji)。然(ran)而，較高(gao)量的(de)鐵(tie)(10%和15%)的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)導(dao)致(zhi)比表(biao)(biao)面積(ji)大幅(fu)度下降，這(zhe)與微孔(kong)(kong)面積(ji)和體積(ji)的(de)減少密切相關。這(zhe)證(zheng)實了假設(she)大部分氧化鐵(tie)沉(chen)積(ji)在孔(kong)(kong)中(zhong)，其他部分堵(du)塞孔(kong)(kong)。

　　結論:椰殼成功(gong)制備了(le)不同鐵量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)樣(yang)(yang)品提供了(le)減少(shao)環(huan)境中農業廢物的(de)可(ke)能(neng)性(xing)(xing)(xing)。固(gu)體根據鐵的(de)存(cun)在和(he)(he)數量(liang)顯示不同的(de)結構和(he)(he)還原性(xing)(xing)(xing)質。除(chu)赤鐵礦(kuang)制成的(de)不良鐵樣(yang)(yang)(2).除(chu)5%外，發現磁鐵礦(kuang)顆粒(li)有(you)(you)赤鐵礦(kuang)芯(xin)，其尺寸(28-34nm)隨著固(gu)體鐵量(liang)的(de)增(zeng)加而增(zeng)加。這些活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)可(ke)以從水溶液中去(qu)除(chu)88%的(de)亞(ya)甲基藍(lan)，主要是通過被認為比芬頓反(fan)應(ying)更快的(de)染料(liao)吸附。鐵15%的(de)固(gu)體是*活(huo)(huo)躍的(de)，可(ke)以與表(biao)面鐵的(de)*大量(liang)有(you)(you)關，促進(jin)芬頓反(fan)應(ying)，并(bing)在活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面形成一個新的(de)官(guan)能(neng)團(tuan)，可(ke)以吸收亞(ya)甲藍(lan)。制備和(he)(he)使用這些活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)催化劑有(you)(you)助(zhu)于克服環(huan)境中有(you)(you)機(ji)廢物減少(shao)和(he)(he)維護(hu)水資源(yuan)的(de)紡織廢水凈化兩個問題。