活(huo)性炭(tan)催(cui)化分解過(guo)氧化氫(qing)

　　動力學研(yan)究(jiu)(jiu)活性(xing)(xing)炭催化分解過氧(yang)(yang)化氫。實(shi)驗研(yan)究(jiu)(jiu)了反(fan)應物濃度(du)和(he)溫度(du)的(de)影響。動力學數據通(tong)過初始(shi)反(fan)應速率的(de)差異方(fang)法進行(xing)評估。過氧(yang)(yang)化氫由于分子的(de)高(gao)反(fan)應性(xing)(xing)和(he)反(fan)應中間體的(de)氧(yang)(yang)化能力(DCPH)催化分解研(yan)究(jiu)(jiu)廣泛(fan)應用于均相和(he)非均相。在(zai)固體表(biao)面(mian)，不同的(de)氧(yang)(yang)化態(tai)和(he)/或(huo)形成絡合物可能發生在(zai)堿(jian)性(xing)(xing)或(huo)還原性(xing)(xing)活性(xing)(xing)位點或(huo)與金(jin)屬離子有關的(de)位置(zhi)，如鐵、錳、銅、鈷和(he)釩(fan)。

　　過氧化氫實驗部分(fen)活性炭催(cui)化分(fen)解

　　實驗采用(yong)過(guo)氧化氫30%、活(huo)性(xing)炭碘值1000、亞甲藍21、35、表征(zheng)官能(neng)團(tuan)。x10 -1m當量克-1，內酯2，44×10 -1 meq g -1，苯酚(fen)1,51×10 -1 meq g -1.基化合物1，24×10 -2meq g -1.總堿性(xing)基團(tuan)1.12meqg-1。

　　方法

　　過氧(yang)化氫(qing)反應在溫度(du)控制的雙(shuang)壁玻璃池中(zhong)進行(xing)。然后用差壓傳感器(qi)測量(liang)(liang)氣壓。為了(le)計算時間函(han)數產(chan)生的分子氧(yang)量(liang)(liang)，校正壓力數據(ju)，考(kao)慮(lv)氣體的水蒸氣壓力、氧(yang)溶解度(du)和亨利常(chang)數作為溫度(du)函(han)數。

　　反應(ying)混合物(wu)始(shi)終保持在50歲mL。過(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)的(de)反應(ying)始(shi)于(yu)加入(ru)與活性碳水混合物(wu)相同的(de)過(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)溶液。

　　為(wei)(wei)了獲得更多(duo)關于活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)(de)信息，研究了其酸(suan)性(xing)(xing)(xing)、堿性(xing)(xing)(xing)和氧化(hua)(hua)還原性(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)(de)溶液(ye)pH影響過(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)中(zhong)(zhong)(zhong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)修飾。 。反(fan)應(ying)混合物和過(guo)氧化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)0.100mol L固定組合物-1和CAT等于2,00x10 -3克·毫升(sheng)-1 在(zai)(zai)(zai)(zai)298K在(zai)(zai)(zai)(zai)2-10個溫度(du)(du)下(xia)發現(xian)pH初始反(fan)應(ying)速率(lv)在(zai)(zai)(zai)(zai)單(dan)位(wei)溶液(ye)范圍內沒(mei)有顯(xian)著(zhu)變(bian)化(hua)(hua)。該結(jie)果與Bohem滴定法給出的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭中(zhong)(zhong)(zhong)官(guan)能團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)組成是一致的(de)(de)(de)(de)(de)，其中(zhong)(zhong)(zhong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)酸(suan)基團(tuan)與堿基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)比例很低。高(gao)錳酸(suan)鉀、過(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)等強氧化(hua)(hua)劑會極大地改變(bian)影響過(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)（圖(tu)1），從而推斷(duan)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭表面(mian)(mian)還原基團(tuan)作(zuo)為(wei)(wei)過(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)點。以下(xia)方法對活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭表面(mian)(mian)進行(xing)化(hua)(hua)學(xue)處理：HNO3濃(nong)度(du)(du)5mol L-1 6個小(xiao)時(shi)，用(yong)KMnO 4濃(nong)度(du)(du)0.08mol L-1在(zai)(zai)(zai)(zai)酸(suan)H 2 SO 4 濃(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)0.5mol L-1 4小(xiao)時(shi)用(yong)H 2 ? 2 的(de)(de)(de)(de)(de)30r小(xiao)時(shi)。在(zai)(zai)(zai)(zai)每次處理結(jie)束(shu)時(shi)，將活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭放入索氏提(ti)取(qu)器一周，直到(dao)保證恒定pH值。*后(hou)，110活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭℃干燥至(zhi)重量不再減輕，然后(hou)儲存在(zai)(zai)(zai)(zai)干燥器中(zhong)(zhong)(zhong)。

　　討論實驗結果

　　質量比活性炭體積的變化

　　在(zai)(zai)中，過氧化(hua)(hua)物(wu)的初(chu)始濃(nong)度(du)被(bei)(bei)化(hua)(hua)時(shi)(shi)，過氧化(hua)(hua)物(wu)的初(chu)始濃(nong)度(du)被(bei)(bei)認為(wei)是，(a)中1,60x10 -1 mol L-1和(he)( b)在(zai)(zai)298K的溫度(du)下(xia)為(wei)7.92×10 -2 mol L -1。相對(dui)于活性炭(tan)的質量-體積獲得反應順序(xu)是一個和(he)表觀速率常數，? VEL，是約0.11毫升(sheng)克-1小(xiao)號(hao)-198 K(0.12毫升(sheng)克-1 小(xiao)號(hao)-1時(shi)(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 1,60x10 -1 mol-1和(he)0.10毫升(sheng)克-1小(xiao)號(hao)-1小(xiao)時(shi)(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 7,92x10 -2molL -1)。

　　當活性(xing)炭(CAT)質量(liang)-體積比:(1)1.0×10 -3克毫升- 1，(b)2.0×10 -3 g mL -1和(c)4.0×10 -3 g mL -1，溫度為298 K.

　　溫度的影響

　　中(zhong)溫(wen)度(du)(du)的作用取決(jue)于活(huo)性炭(tan)在過(guo)氧化氫初始濃度(du)(du)時的質量-體積比(bi)為200x10 -3克·毫升-1。

　　活(huo)性(xing)炭(tan)實(shi)驗(yan)給(gei)出的(de)(de)證據表(biao)明(ming)(ming)(ming)(ming)，過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫(qing)在活(huo)性(xing)炭(tan)表(biao)面分(fen)解過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)程中的(de)(de)化(hua)學反應(ying)也(ye)表(biao)明(ming)(ming)(ming)(ming)，活(huo)性(xing)點對應(ying)于減少(shao)堿性(xing)官能團(tuan)或，因(yin)為(wei)當活(huo)性(xing)炭(tan)和強氧(yang)(yang)化(hua)劑(ji)像高錳(meng)酸鉀和過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫(qing)一樣處理時，過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫(qing)的(de)(de)分(fen)解率顯著(zhu)下(xia)降(jiang)（圖1）。通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)研究過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫(qing)的(de)(de)初始(shi)速度(du)，在初始(shi)濃度(du)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)和初始(shi)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)數(shu)量(liang)和溫度(du)的(de)(de)廣(guang)泛(fan)影響下(xia)獲得(de)的(de)(de)大量(liang)實(shi)驗(yan)數(shu)據通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)平均典型反應(ying)速率得(de)到(dao)反應(ying)，使每(mei)個試劑(ji)為(wei)1.0，用約(yue)27千焦mol的(de)(de)活(huo)化(hua)能-1。雖然這(zhe)些(xie)(xie)結果證明(ming)(ming)(ming)(ming)了過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫(qing)的(de)(de)偽一階定律是正(zheng)確的(de)(de)，但他們(men)不知道所(suo)研究的(de)(de)系(xi)統的(de)(de)異質性(xing)。*后(hou)，實(shi)驗(yan)數(shu)據可以(yi)通(tong)過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)考慮系(xi)統性(xing)質的(de)(de)動(dong)力學方(fang)程來(lai)證明(ming)(ming)(ming)(ming)，例(li)如Langmuir-Hinshelwood方(fang)程令人滿意地(di)處理。在這(zhe)些(xie)(xie)條件下(xia)，活(huo)化(hua)能力約(yue)為(wei)40千焦mol -1。這(zhe)項工(gong)作表(biao)明(ming)(ming)(ming)(ming)，活(huo)性(xing)炭(tan)分(fen)解過(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫(qing)作為(wei)一種表(biao)示改性(xing)固(gu)體催化(hua)活(huo)性(xing)的(de)(de)技術(shu)。