活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近(jin)，人類活(huo)動(dong)的(de)(de)(de)(de)激增導致了環境(jing)中農(nong)業廢物(wu)的(de)(de)(de)(de)增加。我(wo)們研究了鐵含量(liang)(2.5、5、10、15%)對椰(ye)(ye)殼制備的(de)(de)(de)(de)活(huo)性炭(tan)催化性能的(de)(de)(de)(de)影響。大多數時(shi)候，這些材(cai)料直接放置在(zai)環境(jing)中，會導致有機物(wu)的(de)(de)(de)(de)過度積累。雖然這類污(wu)染(ran)物(wu)是(shi)可(ke)(ke)生(sheng)物(wu)降解(jie)的(de)(de)(de)(de)，但(dan)其礦(kuang)化需(xu)要很長(chang)時(shi)間。此外，由(you)于(yu)人類活(huo)動(dong)較大，自然循(xun)環越來(lai)越困難。克服這一問題的(de)(de)(de)(de)一個有吸(xi)引力的(de)(de)(de)(de)選擇是(shi)使用固體廢物(wu)作為能源(yuan)或原料來(lai)獲得高價值的(de)(de)(de)(de)產品，如活(huo)性炭(tan)。它(ta)們可(ke)(ke)以從椰(ye)(ye)殼、木材(cai)、油(you)、泥炭(tan)、焦炭(tan)、獸骨、種子、鋸屑、稻殼和聚合物(wu)等各種材(cai)料中制備。

　　由于活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有(you)穩定(ding)的(de)物理(li)化學性(xing)(xing)質(zhi)、高(gao)硬度、耐熱性(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)和導電性(xing)(xing)、耐酸(suan)(suan)堿(jian)性(xing)(xing)和功能基團，近年來引起了人(ren)們的(de)關注。在制(zhi)備活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)時，可以控制(zhi)表面積、吸(xi)附離子的(de)吸(xi)附性(xing)(xing)和高(gao)比表面積。由于這些特性(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)已應用于氣體(ti)或(huo)液體(ti)吸(xi)附、化學回收凈化、燃料電池儲氫(qing)等(deng)多(duo)個領域(yu)。此外，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)還被用作(zuo)各(ge)種反應中的(de)催化劑和載體(ti)，如乙(yi)苯(ben)脫氫(qing)、苯(ben)酚(fen)和硝酸(suan)(suan)鹽或(huo)有(you)機染料。

　　讓我們來看(kan)看(kan)鐵(tie)含(han)(han)量對(dui)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)催(cui)化(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影響。我們發現，通過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)吸附和氧(yang)(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)組(zu)合過(guo)(guo)程，鐵(tie)負荷活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)是一種有效的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。此外，負載(zai)磁(ci)赤鐵(tie)礦的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)可(ke)以通過(guo)(guo)吸附有效去(qu)除水溶液(ye)中的(de)(de)(de)人(ren)工紅色。另一方面，負載(zai)鐵(tie)復合材料(liao)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)可(ke)以通過(guo)(guo)芬頓反應從(cong)水溶液(ye)中去(qu)除人(ren)工紅色。本研究以椰子殼(ke)為原料(liao)制(zhi)備活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)，催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)用適當濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)硝酸鐵(tie)水溶液(ye)浸泡活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)，*終(zhong)固(gu)體達到(dao)2.5、5、10和15%的(de)(de)(de)鐵(tie)含(han)(han)量。將系統保(bao)持攪(jiao)拌(80rpm)2小時(shi)。該催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)在120oC干燥24小時(shi)，加熱(re)(10分鐘(zhong))oC - 1)氮氣(qi)流下(100毫升分鐘(zhong))- 1)高達450oC，溫度(du)保(bao)持2小時(shi)。對(dui)椰殼(ke)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)對(dui)椰殼(ke)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)催(cui)化(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影響。去(qu)除亞甲藍(lan)時(shi)，用作織物染料(liao)的(de)(de)(de)模(mo)型化(hua)(hua)合物評估催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。

　　從(cong)實驗結果(guo)可以(yi)看出(chu)，在活性炭上形(xing)成(cheng)磁鐵礦(kuang)粒(li)的(de)方(fang)法如圖(tu)1所(suo)示。假設(she)磁鐵礦(kuang)石(shi)顆(ke)粒(li)主要在支撐(cheng)孔內，在加熱過程中由(you)浸漬的(de)硝酸鐵形(xing)成(cheng)。據信，因(yin)為起始材料中沒有Fe 2 因(yin)此，赤(chi)(chi)(chi)鐵礦(kuang)首先產(chan)(chan)生物質。一(yi)段時間(jian)后，一(yi)氧化碳(tan)由(you)活性炭產(chan)(chan)生，可以(yi)產(chan)(chan)生一(yi)些Fe 3 還原成(cheng)Fe 2 生產(chan)(chan)磁鐵礦(kuang)的(de)物種。然(ran)而(er)，由(you)于一(yi)氧化碳(tan)不(bu)能接近，一(yi)些赤(chi)(chi)(chi)鐵礦(kuang)石(shi)可能仍然(ran)是顆(ke)粒(li)的(de)核心，因(yin)為還原應該(gai)從(cong)表面開(kai)始。因(yin)此，獲得的(de)顆(ke)粒(li)由(you)磁鐵礦(kuang)包圍(wei)的(de)赤(chi)(chi)(chi)鐵礦(kuang)芯制成(cheng)。

　　所有(you)(you)樣(yang)(yang)品(pin)都顯示(shi)(shi)了典型(xing)的(de)微孔(kong)(kong)和(he)(he)介孔(kong)(kong)材料II等溫線(xian)，有(you)(you)磁(ci)滯回線(xian)，表(biao)示(shi)(shi)孔(kong)(kong)內毛細管冷凝，如圖2所示(shi)(shi)。樣(yang)(yang)品(pin)的(de)主要結(jie)構(gou)特征顯示(shi)(shi)在表(biao)中。可見活(huo)性炭含鐵量(liang)低(di)(2).浸漬(zi)5%和(he)(he)5%不影響其結(jie)構(gou)性質。這(zhe)一(yi)(yi)發現(xian)表(biao)明，與圖1結(jie)果(guo)一(yi)(yi)致，活(huo)性炭支撐(cheng)物(wu)的(de)孔(kong)(kong)堵塞可以(yi)忽略(lve)不計。然(ran)而，較高(gao)量(liang)的(de)鐵(10%和(he)(he)15%)的(de)活(huo)性炭導(dao)致比(bi)表(biao)面積(ji)(ji)大幅度下降，這(zhe)與微孔(kong)(kong)面積(ji)(ji)和(he)(he)體積(ji)(ji)的(de)減少密切(qie)相關。這(zhe)證實了假(jia)設大部分氧化鐵沉積(ji)(ji)在孔(kong)(kong)中，其他部分堵塞孔(kong)(kong)。

　　結論:椰殼成功(gong)制(zhi)備(bei)了不同(tong)鐵(tie)(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣品提供了減少環境中(zhong)農(nong)業廢物(wu)的(de)(de)可(ke)(ke)能性(xing)(xing)。固(gu)體(ti)根(gen)據鐵(tie)(tie)的(de)(de)存在和(he)數量(liang)顯(xian)示不同(tong)的(de)(de)結構(gou)和(he)還(huan)原性(xing)(xing)質(zhi)。除(chu)赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)制(zhi)成的(de)(de)不良(liang)鐵(tie)(tie)樣(2).除(chu)5%外，發(fa)現磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)顆粒有(you)赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯，其尺寸(28-34nm)隨(sui)著固(gu)體(ti)鐵(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)增(zeng)加而增(zeng)加。這些活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可(ke)(ke)以從水(shui)溶液(ye)中(zhong)去除(chu)88%的(de)(de)亞甲(jia)基藍(lan)，主要(yao)是(shi)(shi)通過被認為比芬頓反應更(geng)快(kuai)的(de)(de)染料吸附。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)固(gu)體(ti)是(shi)(shi)*活(huo)(huo)躍的(de)(de)，可(ke)(ke)以與表面(mian)(mian)鐵(tie)(tie)的(de)(de)*大量(liang)有(you)關，促進芬頓反應，并(bing)在活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)(mian)形成一個新的(de)(de)官能團，可(ke)(ke)以吸收亞甲(jia)藍(lan)。制(zhi)備(bei)和(he)使用這些活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)催化(hua)劑(ji)有(you)助于克服環境中(zhong)有(you)機廢物(wu)減少和(he)維護(hu)水(shui)資源的(de)(de)紡織廢水(shui)凈化(hua)兩(liang)個問題(ti)。