活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類活(huo)動的(de)(de)激增(zeng)導(dao)致(zhi)了環(huan)境中農業廢物(wu)(wu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。我(wo)們研究了鐵含(han)量(2.5、5、10、15%)對椰殼(ke)制備的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭催化性(xing)(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。大(da)(da)多數時(shi)候，這些材料(liao)直接放置(zhi)在環(huan)境中，會導(dao)致(zhi)有(you)機物(wu)(wu)的(de)(de)過度(du)積累。雖(sui)然(ran)這類污(wu)染物(wu)(wu)是(shi)可生物(wu)(wu)降(jiang)解的(de)(de)，但其礦(kuang)化需(xu)要很長時(shi)間。此外，由于人類活(huo)動較大(da)(da)，自然(ran)循(xun)環(huan)越來越困難(nan)。克服(fu)這一問(wen)題的(de)(de)一個有(you)吸引(yin)力的(de)(de)選(xuan)擇是(shi)使(shi)用固體廢物(wu)(wu)作為能源或原料(liao)來獲得高價值的(de)(de)產品，如活(huo)性(xing)(xing)炭。它們可以(yi)從椰殼(ke)、木材、油(you)、泥(ni)炭、焦炭、獸骨、種子(zi)、鋸(ju)屑、稻殼(ke)和聚合物(wu)(wu)等各種材料(liao)中制備。

　　由于活性(xing)炭(tan)(tan)具有(you)穩定的(de)物理化(hua)(hua)學(xue)性(xing)質、高硬度、耐熱性(xing)、耐腐蝕性(xing)和(he)(he)(he)導電(dian)性(xing)、耐酸堿性(xing)和(he)(he)(he)功(gong)能基團，近(jin)年來引起了人們的(de)關(guan)注。在(zai)制(zhi)備活性(xing)炭(tan)(tan)時(shi)，可以控制(zhi)表面(mian)積、吸(xi)附(fu)離子的(de)吸(xi)附(fu)性(xing)和(he)(he)(he)高比表面(mian)積。由于這些特性(xing)，活性(xing)炭(tan)(tan)已應用于氣體(ti)或液體(ti)吸(xi)附(fu)、化(hua)(hua)學(xue)回收凈化(hua)(hua)、燃料電(dian)池儲氫等多個領域。此外(wai)，活性(xing)炭(tan)(tan)還被用作各種反應中的(de)催(cui)化(hua)(hua)劑和(he)(he)(he)載體(ti)，如乙(yi)苯脫(tuo)氫、苯酚和(he)(he)(he)硝酸鹽或有(you)機染料。

　　讓我(wo)們(men)來(lai)看看鐵(tie)(tie)含量對(dui)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)催(cui)(cui)化性(xing)(xing)(xing)能的(de)影響(xiang)(xiang)。我(wo)們(men)發現，通(tong)過(guo)氧化氫(qing)的(de)吸(xi)附和(he)氧化的(de)組合(he)過(guo)程(cheng)，鐵(tie)(tie)負荷活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)是一種有效的(de)催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)(ji)。此外，負載磁赤(chi)鐵(tie)(tie)礦的(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可以通(tong)過(guo)吸(xi)附有效去除水(shui)溶(rong)液中的(de)人工紅色。另一方面，負載鐵(tie)(tie)復合(he)材料(liao)的(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可以通(tong)過(guo)芬頓反應從水(shui)溶(rong)液中去除人工紅色。本研究(jiu)以椰子殼為(wei)原(yuan)料(liao)制備活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)，催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)(ji)用適當濃度的(de)硝酸(suan)鐵(tie)(tie)水(shui)溶(rong)液浸(jin)泡活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)，*終固體達到2.5、5、10和(he)15%的(de)鐵(tie)(tie)含量。將(jiang)系統保持(chi)攪拌(80rpm)2小時(shi)。該催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)(ji)在120oC干燥24小時(shi)，加熱(10分鐘)oC - 1)氮氣流下(xia)(100毫升分鐘)- 1)高達450oC，溫度保持(chi)2小時(shi)。對(dui)椰殼活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)對(dui)椰殼活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)催(cui)(cui)化性(xing)(xing)(xing)能的(de)影響(xiang)(xiang)。去除亞甲藍(lan)時(shi)，用作(zuo)織物(wu)染料(liao)的(de)模型(xing)化合(he)物(wu)評(ping)估催(cui)(cui)化劑(ji)(ji)(ji)。

　　從實驗(yan)結(jie)果可以(yi)看出，在(zai)活性炭上形成(cheng)(cheng)磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)粒(li)(li)的方法如圖1所示。假設磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)石顆(ke)(ke)粒(li)(li)主要在(zai)支撐孔(kong)內(nei)，在(zai)加熱過程中由(you)浸漬的硝酸鐵(tie)(tie)形成(cheng)(cheng)。據信，因為起始材料中沒有Fe 2 因此(ci)，赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)首先產生(sheng)物(wu)質。一(yi)(yi)段(duan)時間后，一(yi)(yi)氧(yang)化碳由(you)活性炭產生(sheng)，可以(yi)產生(sheng)一(yi)(yi)些Fe 3 還原成(cheng)(cheng)Fe 2 生(sheng)產磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)的物(wu)種。然而(er)，由(you)于(yu)一(yi)(yi)氧(yang)化碳不能(neng)(neng)接近，一(yi)(yi)些赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)石可能(neng)(neng)仍(reng)然是顆(ke)(ke)粒(li)(li)的核心，因為還原應該從表(biao)面開始。因此(ci)，獲得的顆(ke)(ke)粒(li)(li)由(you)磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)包圍的赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)芯制成(cheng)(cheng)。

　　所有樣品都顯(xian)示了典型(xing)的(de)微(wei)孔(kong)(kong)和(he)(he)介孔(kong)(kong)材料(liao)II等溫線，有磁滯回線，表(biao)(biao)(biao)(biao)示孔(kong)(kong)內毛細管冷凝，如圖2所示。樣品的(de)主(zhu)要結構特征顯(xian)示在表(biao)(biao)(biao)(biao)中。可(ke)見(jian)活(huo)性炭(tan)含鐵量低(2).浸漬(zi)5%和(he)(he)5%不(bu)影(ying)響其(qi)結構性質。這(zhe)一發現(xian)表(biao)(biao)(biao)(biao)明，與圖1結果一致，活(huo)性炭(tan)支撐物的(de)孔(kong)(kong)堵(du)(du)塞(sai)可(ke)以忽(hu)略不(bu)計。然(ran)而(er)，較高(gao)量的(de)鐵(10%和(he)(he)15%)的(de)活(huo)性炭(tan)導致比表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)積(ji)大(da)幅度下降(jiang)，這(zhe)與微(wei)孔(kong)(kong)面(mian)積(ji)和(he)(he)體(ti)積(ji)的(de)減少密(mi)切相關。這(zhe)證實了假設大(da)部分氧化鐵沉積(ji)在孔(kong)(kong)中，其(qi)他部分堵(du)(du)塞(sai)孔(kong)(kong)。

　　結論:椰殼(ke)成功制備了不同鐵(tie)量(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭樣品提供了減少環境中(zhong)農業廢物的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)(neng)性(xing)。固體(ti)根據鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)和(he)(he)(he)數量顯示不同的(de)(de)(de)(de)(de)結構和(he)(he)(he)還原性(xing)質(zhi)。除(chu)赤(chi)(chi)鐵(tie)礦制成的(de)(de)(de)(de)(de)不良鐵(tie)樣(2).除(chu)5%外，發現磁鐵(tie)礦顆粒(li)有(you)(you)赤(chi)(chi)鐵(tie)礦芯，其尺寸(28-34nm)隨著固體(ti)鐵(tie)量的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)而增(zeng)加(jia)。這(zhe)些活(huo)性(xing)炭可(ke)以(yi)從水溶液中(zhong)去(qu)除(chu)88%的(de)(de)(de)(de)(de)亞甲基藍，主要是通過被認為比芬頓反應更快的(de)(de)(de)(de)(de)染(ran)料吸附。鐵(tie)15%的(de)(de)(de)(de)(de)固體(ti)是*活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)(de)，可(ke)以(yi)與表面鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)*大(da)量有(you)(you)關，促進芬頓反應，并(bing)在(zai)活(huo)性(xing)炭表面形成一個新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)官能(neng)(neng)團，可(ke)以(yi)吸收(shou)亞甲藍。制備和(he)(he)(he)使用這(zhe)些活(huo)性(xing)炭催(cui)化劑有(you)(you)助于克服環境中(zhong)有(you)(you)機廢物減少和(he)(he)(he)維護水資源的(de)(de)(de)(de)(de)紡織廢水凈化兩(liang)個問題。