通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)(huo)性炭的(de)前體，它(ta)可能有一定數量的(de)不同類型和密度(du)的(de)官能團。由煤、石(shi)油、焦炭、木材、水(shui)果石(shi)、椰子殼等制備(bei)的(de)活(huo)(huo)性炭主要含有氧官能團。使用富氮聚合物(wu)等活(huo)(huo)性炭前體生產的(de)活(huo)(huo)性炭有大量的(de)氮表面(mian)基(ji)團。

　　氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)是活性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)改(gai)性(xing)(xing)的(de)(de)重(zhong)要(yao)方(fang)法(fa)，是活性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)產生氧(yang)(yang)(yang)官能團(tuan)的(de)(de)常(chang)規方(fang)法(fa)。原因是氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)不僅可(ke)以(yi)作為某些應(ying)用的(de)(de)*終官能化(hua)(hua)(hua)，還可(ke)以(yi)作為進(jin)一步(bu)官能化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)初(chu)步(bu)表(biao)面(mian)處理。酸(suan)性(xing)(xing)基團(tuan)有利于苯胺催化(hua)(hua)(hua)濕空氣氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)，改(gai)善金屬(shu)離子和(he)(he)金屬(shu)物質(zhi)從溶液中(zhong)(zhong)的(de)(de)吸附。另一方(fang)面(mian)，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)被認為是錨定二胺等(deng)不同有機分(fen)子的(de)(de)初(chu)步(bu)改(gai)性(xing)(xing)。氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)通常(chang)分(fen)為干濕過(guo)程。水蒸氣、氧(yang)(yang)(yang)氣、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳、臭氧(yang)(yang)(yang)等(deng)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氣體(ti)(ti)在(zai)(zai)高溫下氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕式(shi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)液氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑溫和(he)(he)(20-100℃)在(zai)(zai)溫度下進(jin)行測試。硝酸(suan)鹽、硫酸(suan)鹽、過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫和(he)(he)過(guo)硫酸(suan)銨是報告中(zhong)(zhong)*常(chang)見(jian)的(de)(de)液體(ti)(ti)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑。

　　氧化(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)類型(xing)、濃度、氧化(hua)(hua)時(shi)間和溫度指(zhi)定了(le)(le)氧化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)嚴重(zhong)性，并確定了(le)(le)對活性炭(tan)紋理和化(hua)(hua)學性質的(de)(de)(de)(de)(de)影響。值得(de)注意的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)，碳材料的(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)和活化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)起源以(yi)及影響活性炭(tan)變化(hua)(hua)程度的(de)(de)(de)(de)(de)歷史。因此，報(bao)告(gao)(gao)氧化(hua)(hua)影響的(de)(de)(de)(de)(de)差異(yi)是(shi)(shi)合理的(de)(de)(de)(de)(de)。例如(ru)，一些(xie)研(yan)(yan)(yan)究人員報(bao)告(gao)(gao)說，濕(shi)氧化(hua)(hua)減少了(le)(le)活性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)，而另一些(xie)報(bao)告(gao)(gao)顯示(shi)了(le)(le)不(bu)變或(huo)增(zeng)(zeng)加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)。據報(bao)道，如(ru)果活性炭(tan)在低溫下啟動，它可(ke)以(yi)通過氧化(hua)(hua)結構(gou)獲(huo)得(de)更嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)。與活性炭(tan)活化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)高溫相比，前者在氧化(hua)(hua)過程中(zhong)受損。另一方面(mian)(mian)，上述(shu)參(can)數也會影響氧團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)類型(xing)和密度。研(yan)(yan)(yan)究人員報(bao)告(gao)(gao)說，硝(xiao)(xiao)酸(suan)處理可(ke)能是(shi)(shi)增(zeng)(zeng)加(jia)羧(suo)基和酚類基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)好方法。活性炭(tan)是(shi)(shi)廢椰殼的(de)(de)(de)(de)(de)合適(shi)來源。本研(yan)(yan)(yan)究的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)了(le)(le)解椰殼活性炭(tan)對硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)作用。

　　為了研(yan)究(jiu)活(huo)性炭(tan)表(biao)面的(de)(de)(de)化(hua)學和(he)(he)程序(xu)加熱脫附(fu)(TPD)2720(儀(yi)器)采用(yong)(yong)化(hua)學吸(xi)附(fu)。用(yong)(yong)溫度(du)(du)(du)(du)程序(xu)解(jie)吸(xi)(TPD)。He溫度(du)(du)(du)(du)梯度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)流速分(fen)別(bie)(bie)為25 mL min -1和(he)(he)5°C min -1.監(jian)測和(he)(he)記錄裝置的(de)(de)(de)熱電(dian)導檢(jian)測器(TCD)信號以(yi)解(jie)釋AC表(biao)面化(hua)學。在惰(duo)性氣體氣氛中加熱活(huo)性炭(tan)時，氧官能團(tuan)從活(huo)性炭(tan)表(biao)面分(fen)解(jie)解(jie)吸(xi)CO 2和(he)(he)CO，大多數溫度(du)(du)(du)(du)高達(da)1000℃。分(fen)解(jie)溫度(du)(du)(du)(du)和(he)(he)吸(xi)體積(ji)分(fen)別(bie)(bie)取(qu)決(jue)于(yu)氧組的(de)(de)(de)類(lei)型和(he)(he)活(huo)性炭(tan)表(biao)面的(de)(de)(de)密度(du)(du)(du)(du)。羧(suo)基和(he)(he)內酯分(fen)別(bie)(bie)在較低和(he)(he)較高的(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)(du)下分(fen)解(jie)CO 二、苯酚、堿、醚(mi)和(he)(he)奎寧起源于(yu)CO，羧(suo)酸(suan)酐基團(tuan)同時釋放CO和(he)(he)CO 2或連續地。TPD在某種(zhong)程度(du)(du)(du)(du)上(shang)，分(fen)配溫度(du)(du)(du)(du)是不同的(de)(de)(de)。

　　TPD光(guang)譜下的曲線(以(yi)ABC表(biao)(biao)示)面積可(ke)(ke)用(yong)作氧(yang)(yang)化(hua)指數。較高的ABC指數表(biao)(biao)示氧(yang)(yang)化(hua)程度(du)。該指標如上圖所(suo)示，ABC硝酸濃(nong)度(du)、時間或溫(wen)度(du)的增(zeng)(zeng)加(jia)也相(xiang)應地表(biao)(biao)明硝酸濃(nong)度(du)的增(zeng)(zeng)加(jia)ABC氧(yang)(yang)組的后的氧(yang)(yang)組密度(du)。從表(biao)(biao)2和表(biao)(biao) 5 從右列可(ke)(ke)以(yi)看出，硝酸氧(yang)(yang)化(hua)條件對活(huo)性(xing)炭(tan)的結構和表(biao)(biao)面化(hua)學(xue)性(xing)質有相(xiang)同(tong)的影響。這一事(shi)實表(biao)(biao)明，表(biao)(biao)面氧(yang)(yang)基團的增(zeng)(zeng)加(jia)和表(biao)(biao)面積的減少可(ke)(ke)能是由(you)于同(tong)樣的原因。

　　不同條件下(xia)的活性(xing)炭氧(yang)化(hua)硝酸。雖(sui)然(ran)表(biao)(biao)面積(ji)的增(zeng)加和(he)/或孔(kong)隙體(ti)積(ji)的硝酸氧(yang)化(hua)已被報道用于(yu)交流，但研究表(biao)(biao)明，即使在(zai)輕度(du)氧(yang)化(hua)中，硝酸氧(yang)化(hua)后活性(xing)炭的比表(biao)(biao)面積(ji)和(he)孔(kong)/微孔(kong)體(ti)積(ji)也會損失。硝酸還(huan)能產生大(da)量(liang)的氧(yang)官(guan)(guan)能團，尤其是酸官(guan)(guan)能團。得到的結(jie)果(guo)，然(ran)而，表(biao)(biao)明氧(yang)化(hua)程度(du)對活性(xing)炭的結(jie)構和(he)表(biao)(biao)面化(hua)學(xue)性(xing)質的影響(xiang)，遵循(xun)相同的趨(qu)勢。