通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的前(qian)體，它可能有一定數量(liang)的不同類(lei)型和密度的官(guan)能團。由煤、石油、焦炭(tan)、木(mu)材、水果石、椰(ye)子殼等制(zhi)備的活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)主要含有氧官(guan)能團。使用富氮聚(ju)合物等活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)前(qian)體生產(chan)的活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)有大量(liang)的氮表面基團。

　　氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)是(shi)活性(xing)炭表面改性(xing)的(de)重(zhong)要方法，是(shi)活性(xing)炭表面產生氧(yang)(yang)(yang)(yang)官(guan)能(neng)團(tuan)的(de)常(chang)(chang)規方法。原因是(shi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)不僅可(ke)以作為(wei)某些應(ying)用的(de)*終官(guan)能(neng)化(hua)(hua)(hua)，還可(ke)以作為(wei)進(jin)(jin)一(yi)步官(guan)能(neng)化(hua)(hua)(hua)的(de)初(chu)(chu)步表面處理。酸(suan)性(xing)基團(tuan)有利于苯(ben)胺(an)催化(hua)(hua)(hua)濕(shi)空氣(qi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)，改善金屬(shu)離子(zi)和(he)金屬(shu)物質從(cong)溶液中(zhong)的(de)吸(xi)附。另一(yi)方面，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)被認為(wei)是(shi)錨(mao)定二胺(an)等不同有機(ji)分子(zi)的(de)初(chu)(chu)步改性(xing)。氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)通常(chang)(chang)分為(wei)干濕(shi)過程。水蒸氣(qi)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)、二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)、臭氧(yang)(yang)(yang)(yang)等氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氣(qi)體在(zai)高溫下氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕(shi)式(shi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)液氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑溫和(he)(20-100℃)在(zai)溫度下進(jin)(jin)行測(ce)試。硝(xiao)酸(suan)鹽、硫酸(suan)鹽、過氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫和(he)過硫酸(suan)銨是(shi)報(bao)告中(zhong)*常(chang)(chang)見的(de)液體氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑。

　　氧(yang)(yang)化(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)類型、濃度(du)、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)時間和(he)溫(wen)度(du)指定了(le)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)嚴重性(xing)(xing)(xing)(xing)，并(bing)確定了(le)對(dui)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)紋理(li)和(he)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)影響(xiang)。值(zhi)得注意的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)，碳材料的(de)(de)(de)制(zhi)備(bei)和(he)活(huo)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)起(qi)源(yuan)以及影響(xiang)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)變化(hua)(hua)程度(du)的(de)(de)(de)歷(li)史。因此，報告(gao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)影響(xiang)的(de)(de)(de)差異是(shi)(shi)(shi)合理(li)的(de)(de)(de)。例如(ru)，一(yi)些研(yan)究(jiu)人(ren)員報告(gao)說(shuo)，濕(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)減(jian)少了(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)表面積(ji)，而另(ling)一(yi)些報告(gao)顯(xian)示了(le)不變或增加的(de)(de)(de)表面積(ji)。據(ju)報道，如(ru)果活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)在低溫(wen)下啟動，它(ta)可以通過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)結構獲(huo)得更(geng)嚴重的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)。與活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)活(huo)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)高溫(wen)相比，前者在氧(yang)(yang)化(hua)(hua)過程中(zhong)受損。另(ling)一(yi)方(fang)面，上述參數(shu)也(ye)會影響(xiang)氧(yang)(yang)團(tuan)的(de)(de)(de)類型和(he)密(mi)度(du)。研(yan)究(jiu)人(ren)員報告(gao)說(shuo)，硝(xiao)(xiao)酸處理(li)可能是(shi)(shi)(shi)增加羧基和(he)酚類基團(tuan)的(de)(de)(de)好(hao)方(fang)法。活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)是(shi)(shi)(shi)廢椰(ye)殼的(de)(de)(de)合適(shi)來源(yuan)。本研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)了(le)解椰(ye)殼活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)對(dui)硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)的(de)(de)(de)作用。

　　為了研究活(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)(biao)面的化學(xue)(xue)和(he)(he)(he)程序加熱(re)(re)(re)脫(tuo)附(TPD)2720(儀器(qi))采用化學(xue)(xue)吸(xi)附。用溫(wen)(wen)度(du)程序解(jie)吸(xi)(TPD)。He溫(wen)(wen)度(du)梯(ti)度(du)的流速分別(bie)為25 mL min -1和(he)(he)(he)5°C min -1.監測(ce)和(he)(he)(he)記(ji)錄裝置的熱(re)(re)(re)電導檢測(ce)器(qi)(TCD)信號以解(jie)釋(shi)AC表(biao)(biao)面化學(xue)(xue)。在惰性(xing)(xing)氣體氣氛中加熱(re)(re)(re)活(huo)性(xing)(xing)炭時，氧(yang)官能(neng)團從活(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)(biao)面分解(jie)解(jie)吸(xi)CO 2和(he)(he)(he)CO，大多數溫(wen)(wen)度(du)高達1000℃。分解(jie)溫(wen)(wen)度(du)和(he)(he)(he)吸(xi)體積分別(bie)取決于(yu)氧(yang)組的類型和(he)(he)(he)活(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)(biao)面的密度(du)。羧基(ji)和(he)(he)(he)內(nei)酯分別(bie)在較低(di)和(he)(he)(he)較高的溫(wen)(wen)度(du)下分解(jie)CO 二、苯酚、堿、醚和(he)(he)(he)奎寧(ning)起源于(yu)CO，羧酸酐基(ji)團同時釋(shi)放CO和(he)(he)(he)CO 2或連續地。TPD在某種程度(du)上(shang)，分配溫(wen)(wen)度(du)是不同的。

　　TPD光譜下的(de)(de)曲線(以ABC表(biao)(biao)示)面積(ji)可(ke)(ke)用作(zuo)氧(yang)化(hua)指數。較高(gao)的(de)(de)ABC指數表(biao)(biao)示氧(yang)化(hua)程度。該指標(biao)如上圖所(suo)示，ABC硝酸濃度、時間或溫度的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)也相(xiang)應地表(biao)(biao)明硝酸濃度的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)ABC氧(yang)組的(de)(de)后的(de)(de)氧(yang)組密度。從表(biao)(biao)2和表(biao)(biao) 5 從右列可(ke)(ke)以看出，硝酸氧(yang)化(hua)條件對活性炭的(de)(de)結構和表(biao)(biao)面化(hua)學性質有相(xiang)同(tong)的(de)(de)影響。這一(yi)事實表(biao)(biao)明，表(biao)(biao)面氧(yang)基團的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)和表(biao)(biao)面積(ji)的(de)(de)減(jian)少可(ke)(ke)能是由于同(tong)樣的(de)(de)原因。

　　不同條件下(xia)的(de)(de)(de)(de)活性炭(tan)氧(yang)化(hua)硝(xiao)(xiao)酸(suan)。雖然表(biao)面積(ji)的(de)(de)(de)(de)增加和/或孔隙體(ti)積(ji)的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)氧(yang)化(hua)已(yi)被報(bao)道用(yong)于(yu)交流，但研究表(biao)明(ming)，即(ji)使在輕度氧(yang)化(hua)中(zhong)，硝(xiao)(xiao)酸(suan)氧(yang)化(hua)后活性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)比表(biao)面積(ji)和孔/微孔體(ti)積(ji)也會損失(shi)。硝(xiao)(xiao)酸(suan)還能(neng)(neng)產生大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)官能(neng)(neng)團(tuan)，尤其是酸(suan)官能(neng)(neng)團(tuan)。得到的(de)(de)(de)(de)結果，然而，表(biao)明(ming)氧(yang)化(hua)程度對活性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)結構和表(biao)面化(hua)學性質的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，遵循相同的(de)(de)(de)(de)趨勢(shi)。