活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近(jin)，人(ren)類(lei)活(huo)動(dong)的(de)(de)激增導致了環(huan)(huan)境(jing)中農(nong)業廢(fei)物(wu)(wu)的(de)(de)增加。我們研究了鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰殼制備的(de)(de)活(huo)性(xing)炭催化(hua)性(xing)能(neng)的(de)(de)影響。大多數時候(hou)，這(zhe)(zhe)些(xie)材料(liao)直接放置(zhi)在環(huan)(huan)境(jing)中，會導致有(you)(you)機物(wu)(wu)的(de)(de)過度積累。雖然(ran)這(zhe)(zhe)類(lei)污染物(wu)(wu)是可生物(wu)(wu)降解的(de)(de)，但其礦化(hua)需(xu)要很長時間。此外，由于(yu)人(ren)類(lei)活(huo)動(dong)較(jiao)大，自(zi)然(ran)循環(huan)(huan)越來(lai)越困(kun)難。克服這(zhe)(zhe)一問題(ti)的(de)(de)一個有(you)(you)吸(xi)引(yin)力的(de)(de)選(xuan)擇是使(shi)用固體廢(fei)物(wu)(wu)作為能(neng)源或(huo)原(yuan)料(liao)來(lai)獲得高價值的(de)(de)產品，如活(huo)性(xing)炭。它(ta)們可以從椰殼、木材、油、泥炭、焦炭、獸(shou)骨、種子、鋸屑、稻殼和聚(ju)合物(wu)(wu)等各種材料(liao)中制備。

　　由于(yu)活性(xing)(xing)(xing)炭具有穩定(ding)的物理(li)化學性(xing)(xing)(xing)質、高硬度、耐(nai)(nai)熱性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)腐蝕性(xing)(xing)(xing)和(he)導電(dian)性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)酸(suan)堿性(xing)(xing)(xing)和(he)功能基(ji)團，近(jin)年來引(yin)起了人們(men)的關注。在制備活性(xing)(xing)(xing)炭時，可以(yi)控(kong)制表(biao)面(mian)積(ji)、吸附(fu)離子的吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)和(he)高比表(biao)面(mian)積(ji)。由于(yu)這些特(te)性(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)炭已(yi)應(ying)用于(yu)氣體或液(ye)體吸附(fu)、化學回收凈化、燃料電(dian)池儲氫等多(duo)個領域。此外，活性(xing)(xing)(xing)炭還(huan)被用作各種反應(ying)中的催化劑和(he)載體，如乙(yi)苯脫(tuo)氫、苯酚和(he)硝酸(suan)鹽或有機(ji)染料。

　　讓我(wo)(wo)們來看(kan)看(kan)鐵含(han)量對(dui)(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。我(wo)(wo)們發現，通(tong)(tong)過(guo)氧化(hua)氫的(de)(de)吸附和(he)氧化(hua)的(de)(de)組合過(guo)程(cheng)，鐵負荷活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)是一(yi)種有(you)效的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)。此外，負載磁赤鐵礦的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以通(tong)(tong)過(guo)吸附有(you)效去(qu)除(chu)(chu)水(shui)溶(rong)液(ye)中的(de)(de)人工(gong)紅色(se)。另(ling)一(yi)方面，負載鐵復合材(cai)料的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以通(tong)(tong)過(guo)芬頓反應從水(shui)溶(rong)液(ye)中去(qu)除(chu)(chu)人工(gong)紅色(se)。本研究以椰(ye)子(zi)殼為原(yuan)料制備活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)，催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)用(yong)適當濃(nong)度的(de)(de)硝酸(suan)鐵水(shui)溶(rong)液(ye)浸泡活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)，*終固體(ti)達(da)到2.5、5、10和(he)15%的(de)(de)鐵含(han)量。將系(xi)統保(bao)持攪拌(80rpm)2小時。該(gai)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)在120oC干燥24小時，加(jia)熱(10分(fen)鐘)oC - 1)氮氣流下(100毫升分(fen)鐘)- 1)高達(da)450oC，溫度保(bao)持2小時。對(dui)(dui)椰(ye)殼活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)對(dui)(dui)椰(ye)殼活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。去(qu)除(chu)(chu)亞甲藍時，用(yong)作織物染料的(de)(de)模型(xing)化(hua)合物評估(gu)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)(ji)。

　　從(cong)實驗結果(guo)可以(yi)看出，在(zai)(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)上形成磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)粒(li)的(de)(de)方(fang)法如圖1所示。假設(she)磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)石顆(ke)粒(li)主(zhu)要在(zai)(zai)支撐孔內(nei)，在(zai)(zai)加熱(re)過程中由(you)浸漬的(de)(de)硝酸鐵(tie)(tie)形成。據信(xin)，因(yin)為起始材料(liao)中沒有Fe 2 因(yin)此(ci)(ci)，赤(chi)(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)首先產生(sheng)物質。一(yi)段時間后，一(yi)氧化碳(tan)由(you)活性(xing)(xing)炭(tan)產生(sheng)，可以(yi)產生(sheng)一(yi)些Fe 3 還原成Fe 2 生(sheng)產磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)的(de)(de)物種。然(ran)而，由(you)于一(yi)氧化碳(tan)不(bu)能(neng)接(jie)近(jin)，一(yi)些赤(chi)(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)石可能(neng)仍(reng)然(ran)是顆(ke)粒(li)的(de)(de)核心(xin)，因(yin)為還原應(ying)該從(cong)表面開始。因(yin)此(ci)(ci)，獲得的(de)(de)顆(ke)粒(li)由(you)磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)包圍的(de)(de)赤(chi)(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯制成。

　　所有樣品都(dou)顯(xian)示(shi)(shi)了典型的(de)(de)微孔(kong)和介孔(kong)材料(liao)II等溫線，有磁滯回線，表示(shi)(shi)孔(kong)內(nei)毛細管冷凝，如(ru)圖2所示(shi)(shi)。樣品的(de)(de)主要結(jie)(jie)構特征(zheng)顯(xian)示(shi)(shi)在表中。可(ke)見活性(xing)(xing)炭(tan)含鐵量(liang)(liang)低(2).浸漬5%和5%不(bu)影(ying)響其(qi)結(jie)(jie)構性(xing)(xing)質。這一(yi)發現表明，與圖1結(jie)(jie)果(guo)一(yi)致，活性(xing)(xing)炭(tan)支撐物的(de)(de)孔(kong)堵塞可(ke)以忽略不(bu)計。然而，較高量(liang)(liang)的(de)(de)鐵(10%和15%)的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)導致比表面積大幅(fu)度(du)下(xia)降，這與微孔(kong)面積和體(ti)積的(de)(de)減少密切相關(guan)。這證實了假設大部分(fen)氧化(hua)鐵沉(chen)積在孔(kong)中，其(qi)他部分(fen)堵塞孔(kong)。

　　結論:椰殼成功制備(bei)了不(bu)同鐵量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)(de)活(huo)性炭樣(yang)(yang)品(pin)提供了減(jian)少(shao)環(huan)境(jing)中(zhong)農業廢物(wu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性。固(gu)體(ti)根(gen)據鐵的(de)(de)(de)(de)存在和(he)數量(liang)顯示不(bu)同的(de)(de)(de)(de)結構和(he)還原(yuan)性質(zhi)。除赤鐵礦制成的(de)(de)(de)(de)不(bu)良鐵樣(yang)(yang)(2).除5%外，發現磁鐵礦顆粒有赤鐵礦芯，其尺寸(28-34nm)隨著固(gu)體(ti)鐵量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加而增加。這些活(huo)性炭可(ke)以(yi)(yi)從(cong)水(shui)(shui)溶液中(zhong)去除88%的(de)(de)(de)(de)亞(ya)甲(jia)基(ji)藍(lan)，主要是通過被認為比芬頓(dun)反應(ying)更(geng)快的(de)(de)(de)(de)染(ran)料吸附。鐵15%的(de)(de)(de)(de)固(gu)體(ti)是*活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)，可(ke)以(yi)(yi)與表面鐵的(de)(de)(de)(de)*大量(liang)有關，促(cu)進(jin)芬頓(dun)反應(ying)，并在活(huo)性炭表面形成一個(ge)新(xin)的(de)(de)(de)(de)官能(neng)團，可(ke)以(yi)(yi)吸收亞(ya)甲(jia)藍(lan)。制備(bei)和(he)使用(yong)這些活(huo)性炭催化(hua)劑(ji)有助于克(ke)服(fu)環(huan)境(jing)中(zhong)有機廢物(wu)減(jian)少(shao)和(he)維護(hu)水(shui)(shui)資源的(de)(de)(de)(de)紡織(zhi)廢水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)兩(liang)個(ge)問題。