活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近(jin)，人類活(huo)動(dong)的(de)(de)激增導(dao)致(zhi)(zhi)了(le)環境中農業廢物的(de)(de)增加。我們研究了(le)鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰(ye)殼(ke)制備(bei)的(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)催化性(xing)能的(de)(de)影響。大(da)多數時(shi)候(hou)，這些(xie)材(cai)料(liao)直接放(fang)置在環境中，會(hui)導(dao)致(zhi)(zhi)有機物的(de)(de)過度積累。雖然這類污染(ran)物是可(ke)(ke)生物降解(jie)的(de)(de)，但其礦(kuang)化需要(yao)很長時(shi)間。此外，由(you)于人類活(huo)動(dong)較(jiao)大(da)，自然循(xun)環越來越困難。克(ke)服這一(yi)問題的(de)(de)一(yi)個有吸引(yin)力的(de)(de)選擇是使(shi)用固體廢物作(zuo)為(wei)能源或原料(liao)來獲得高(gao)價值的(de)(de)產品，如(ru)活(huo)性(xing)炭(tan)。它們可(ke)(ke)以(yi)從椰(ye)殼(ke)、木材(cai)、油、泥炭(tan)、焦炭(tan)、獸骨(gu)、種子、鋸屑、稻殼(ke)和聚合(he)物等各種材(cai)料(liao)中制備(bei)。

　　由(you)(you)于(yu)(yu)活性(xing)(xing)(xing)炭具(ju)有穩定(ding)的物理化學性(xing)(xing)(xing)質、高硬度、耐熱性(xing)(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)和(he)導電性(xing)(xing)(xing)、耐酸堿(jian)性(xing)(xing)(xing)和(he)功(gong)能(neng)基團，近年來引起了人們的關注。在制(zhi)備活性(xing)(xing)(xing)炭時(shi)，可以控制(zhi)表(biao)面積、吸附(fu)離子的吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)和(he)高比表(biao)面積。由(you)(you)于(yu)(yu)這些(xie)特(te)性(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)炭已應用于(yu)(yu)氣體或液體吸附(fu)、化學回收凈(jing)化、燃料(liao)電池儲氫(qing)等(deng)多個領域。此外(wai)，活性(xing)(xing)(xing)炭還被用作各種(zhong)反(fan)應中的催化劑和(he)載體，如(ru)乙苯脫氫(qing)、苯酚和(he)硝酸鹽或有機染料(liao)。

　　讓(rang)我們來(lai)看看鐵(tie)(tie)含量(liang)對活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭催化(hua)性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影響(xiang)。我們發現，通過氧化(hua)氫的(de)(de)(de)吸附和氧化(hua)的(de)(de)(de)組合(he)(he)過程，鐵(tie)(tie)負荷活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭是一(yi)(yi)種有效的(de)(de)(de)催化(hua)劑(ji)。此(ci)外，負載磁赤鐵(tie)(tie)礦的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭可(ke)(ke)以(yi)通過吸附有效去除水溶液中(zhong)的(de)(de)(de)人工紅(hong)色。另一(yi)(yi)方面，負載鐵(tie)(tie)復合(he)(he)材料(liao)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭可(ke)(ke)以(yi)通過芬頓反應(ying)從水溶液中(zhong)去除人工紅(hong)色。本研究(jiu)以(yi)椰子殼(ke)(ke)為(wei)原(yuan)料(liao)制備活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭，催化(hua)劑(ji)用適(shi)當濃度的(de)(de)(de)硝酸鐵(tie)(tie)水溶液浸泡活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭，*終(zhong)固體達到2.5、5、10和15%的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)含量(liang)。將(jiang)系(xi)統保持(chi)攪拌(80rpm)2小時。該催化(hua)劑(ji)在120oC干燥24小時，加熱(10分鐘(zhong))oC - 1)氮氣流(liu)下(100毫升分鐘(zhong))- 1)高達450oC，溫度保持(chi)2小時。對椰殼(ke)(ke)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭對椰殼(ke)(ke)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭催化(hua)性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影響(xiang)。去除亞甲藍時，用作織物(wu)染料(liao)的(de)(de)(de)模型化(hua)合(he)(he)物(wu)評估催化(hua)劑(ji)。

　　從(cong)實驗(yan)結果可(ke)以(yi)看出(chu)，在活性(xing)炭上形(xing)成磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)粒(li)的(de)(de)(de)方法如圖1所示。假(jia)設(she)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)石顆粒(li)主要(yao)在支撐孔內，在加熱過(guo)程中由(you)(you)浸漬(zi)的(de)(de)(de)硝酸(suan)鐵(tie)(tie)(tie)形(xing)成。據信，因為起始材料中沒有Fe 2 因此，赤(chi)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)首先產(chan)生物質。一(yi)(yi)段時(shi)間后，一(yi)(yi)氧化碳由(you)(you)活性(xing)炭產(chan)生，可(ke)以(yi)產(chan)生一(yi)(yi)些(xie)Fe 3 還原成Fe 2 生產(chan)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)的(de)(de)(de)物種。然(ran)而，由(you)(you)于一(yi)(yi)氧化碳不(bu)能(neng)接(jie)近(jin)，一(yi)(yi)些(xie)赤(chi)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)石可(ke)能(neng)仍然(ran)是顆粒(li)的(de)(de)(de)核心，因為還原應該從(cong)表面開始。因此，獲(huo)得的(de)(de)(de)顆粒(li)由(you)(you)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)包圍的(de)(de)(de)赤(chi)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)芯制成。

　　所(suo)有樣品都顯示(shi)(shi)了典型的(de)(de)微孔(kong)和(he)介孔(kong)材料II等溫線(xian)，有磁滯回線(xian)，表(biao)(biao)示(shi)(shi)孔(kong)內毛細管(guan)冷凝，如圖2所(suo)示(shi)(shi)。樣品的(de)(de)主要結構(gou)特(te)征顯示(shi)(shi)在表(biao)(biao)中。可見活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)含鐵(tie)量低(2).浸漬(zi)5%和(he)5%不影響其(qi)結構(gou)性質。這(zhe)一(yi)發現表(biao)(biao)明，與圖1結果一(yi)致(zhi)，活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)支撐物的(de)(de)孔(kong)堵塞(sai)可以忽略不計。然(ran)而，較高量的(de)(de)鐵(tie)(10%和(he)15%)的(de)(de)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)導致(zhi)比表(biao)(biao)面積(ji)大(da)幅(fu)度下降，這(zhe)與微孔(kong)面積(ji)和(he)體積(ji)的(de)(de)減(jian)少密(mi)切相關(guan)。這(zhe)證實了假設(she)大(da)部(bu)(bu)分(fen)氧化鐵(tie)沉(chen)積(ji)在孔(kong)中，其(qi)他(ta)部(bu)(bu)分(fen)堵塞(sai)孔(kong)。

　　結論:椰殼成(cheng)功制(zhi)備了不(bu)同(tong)鐵(tie)(tie)量(2).5、5、10、15%的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品提(ti)供了減少(shao)環境中(zhong)農業廢(fei)物的(de)(de)可能性(xing)(xing)。固體根(gen)據鐵(tie)(tie)的(de)(de)存在(zai)(zai)和(he)數量顯(xian)示不(bu)同(tong)的(de)(de)結構和(he)還原性(xing)(xing)質。除(chu)赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)制(zhi)成(cheng)的(de)(de)不(bu)良鐵(tie)(tie)樣(2).除(chu)5%外，發現磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)顆粒有(you)赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯，其(qi)尺(chi)寸(28-34nm)隨著固體鐵(tie)(tie)量的(de)(de)增(zeng)加而增(zeng)加。這些(xie)(xie)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)可以(yi)從水(shui)溶液中(zhong)去除(chu)88%的(de)(de)亞(ya)甲基藍(lan)(lan)，主要(yao)是通過被認(ren)為(wei)比芬頓(dun)反應更快(kuai)的(de)(de)染料吸附。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)固體是*活(huo)(huo)躍(yue)的(de)(de)，可以(yi)與(yu)表(biao)面鐵(tie)(tie)的(de)(de)*大量有(you)關(guan)，促進芬頓(dun)反應，并在(zai)(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面形成(cheng)一個新的(de)(de)官能團，可以(yi)吸收亞(ya)甲藍(lan)(lan)。制(zhi)備和(he)使用(yong)這些(xie)(xie)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)催化劑有(you)助于克服環境中(zhong)有(you)機廢(fei)物減少(shao)和(he)維(wei)護水(shui)資源的(de)(de)紡織(zhi)廢(fei)水(shui)凈(jing)化兩(liang)個問(wen)題。