活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類(lei)活動的(de)(de)激增導致了(le)環境(jing)中(zhong)農業廢物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)增加。我們(men)研(yan)究了(le)鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰殼制(zhi)備的(de)(de)活性炭(tan)催化性能的(de)(de)影響。大多數時候(hou)，這(zhe)些材(cai)(cai)料(liao)直接放(fang)置在環境(jing)中(zhong)，會導致有機物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)過(guo)度積累。雖然這(zhe)類(lei)污染物(wu)(wu)(wu)是(shi)(shi)可(ke)生物(wu)(wu)(wu)降解的(de)(de)，但其礦(kuang)化需要(yao)很長時間。此外，由于人類(lei)活動較大，自然循環越(yue)來越(yue)困難。克服這(zhe)一問(wen)題的(de)(de)一個有吸引力的(de)(de)選擇(ze)是(shi)(shi)使用固體(ti)廢物(wu)(wu)(wu)作為能源或(huo)原料(liao)來獲(huo)得高價值的(de)(de)產品，如(ru)活性炭(tan)。它們(men)可(ke)以從椰殼、木(mu)材(cai)(cai)、油(you)、泥炭(tan)、焦炭(tan)、獸骨(gu)、種子、鋸(ju)屑、稻殼和聚合物(wu)(wu)(wu)等各種材(cai)(cai)料(liao)中(zhong)制(zhi)備。

　　由于(yu)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭具有(you)穩(wen)定的(de)物理化學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)、高硬度、耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)導(dao)電性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐酸(suan)堿性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)功能(neng)基團(tuan)，近年來引起了人們的(de)關注。在制備活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭時，可以控制表(biao)面積、吸附(fu)離子的(de)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)高比表(biao)面積。由于(yu)這些(xie)特性(xing)(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭已應(ying)用于(yu)氣體或液體吸附(fu)、化學(xue)回收凈化、燃料(liao)電池儲氫(qing)等多個領域(yu)。此外，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭還被用作(zuo)各種反應(ying)中的(de)催化劑和(he)載體，如乙苯(ben)脫氫(qing)、苯(ben)酚和(he)硝酸(suan)鹽或有(you)機染料(liao)。

　　讓(rang)我(wo)們來(lai)看看鐵(tie)(tie)(tie)含量對活性(xing)炭(tan)(tan)催(cui)化(hua)(hua)(hua)性(xing)能(neng)的(de)影響。我(wo)們發現，通(tong)過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫的(de)吸附和氧化(hua)(hua)(hua)的(de)組合過(guo)程，鐵(tie)(tie)(tie)負荷(he)活性(xing)炭(tan)(tan)是(shi)一種(zhong)有效(xiao)的(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。此(ci)外，負載(zai)磁赤鐵(tie)(tie)(tie)礦的(de)活性(xing)炭(tan)(tan)可以(yi)通(tong)過(guo)吸附有效(xiao)去(qu)除水溶液(ye)(ye)中的(de)人工紅(hong)色。另一方(fang)面，負載(zai)鐵(tie)(tie)(tie)復合材(cai)料的(de)活性(xing)炭(tan)(tan)可以(yi)通(tong)過(guo)芬頓反(fan)應從水溶液(ye)(ye)中去(qu)除人工紅(hong)色。本研究(jiu)以(yi)椰子(zi)殼(ke)(ke)為(wei)原(yuan)料制備活性(xing)炭(tan)(tan)，催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑用(yong)適當濃度的(de)硝酸(suan)鐵(tie)(tie)(tie)水溶液(ye)(ye)浸泡活性(xing)炭(tan)(tan)，*終固體達到2.5、5、10和15%的(de)鐵(tie)(tie)(tie)含量。將系統保(bao)持攪拌(80rpm)2小時(shi)。該催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑在120oC干燥24小時(shi)，加熱(10分鐘(zhong))oC - 1)氮(dan)氣流下(100毫升分鐘(zhong))- 1)高(gao)達450oC，溫度保(bao)持2小時(shi)。對椰殼(ke)(ke)活性(xing)炭(tan)(tan)對椰殼(ke)(ke)活性(xing)炭(tan)(tan)催(cui)化(hua)(hua)(hua)性(xing)能(neng)的(de)影響。去(qu)除亞甲藍時(shi)，用(yong)作織物染料的(de)模型化(hua)(hua)(hua)合物評估(gu)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。

　　從實驗結果可(ke)以看出，在活(huo)性炭上形成磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)粒的(de)方(fang)法如圖1所示(shi)。假設磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石顆粒主要在支撐孔內(nei)，在加熱(re)過程中由浸(jin)漬的(de)硝酸鐵(tie)形成。據信(xin)，因(yin)為(wei)起(qi)始材料中沒有(you)Fe 2 因(yin)此，赤鐵(tie)礦(kuang)(kuang)首先產(chan)生(sheng)物質(zhi)。一段時間后，一氧化碳(tan)(tan)由活(huo)性炭產(chan)生(sheng)，可(ke)以產(chan)生(sheng)一些Fe 3 還原成Fe 2 生(sheng)產(chan)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)的(de)物種。然而，由于(yu)一氧化碳(tan)(tan)不(bu)能接近，一些赤鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石可(ke)能仍(reng)然是顆粒的(de)核心，因(yin)為(wei)還原應(ying)該(gai)從表面開始。因(yin)此，獲得的(de)顆粒由磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)包圍的(de)赤鐵(tie)礦(kuang)(kuang)芯制成。

　　所有(you)樣品(pin)(pin)都顯示(shi)了典型(xing)的(de)(de)微孔和介孔材料II等(deng)溫(wen)線，有(you)磁滯回(hui)線，表(biao)示(shi)孔內毛細管冷凝，如圖(tu)2所示(shi)。樣品(pin)(pin)的(de)(de)主要結(jie)(jie)構特(te)征(zheng)顯示(shi)在表(biao)中。可見活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)含(han)鐵(tie)(tie)(tie)量(liang)低(2).浸(jin)漬(zi)5%和5%不影響(xiang)其(qi)結(jie)(jie)構性(xing)質。這一發現表(biao)明，與圖(tu)1結(jie)(jie)果一致，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)支撐物的(de)(de)孔堵塞可以忽略不計。然而(er)，較高量(liang)的(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)(10%和15%)的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)導致比表(biao)面積(ji)(ji)大(da)幅度(du)下(xia)降，這與微孔面積(ji)(ji)和體積(ji)(ji)的(de)(de)減少(shao)密切相關。這證實了假設大(da)部分氧化(hua)鐵(tie)(tie)(tie)沉積(ji)(ji)在孔中，其(qi)他部分堵塞孔。

　　結論:椰殼成功制備(bei)了(le)不(bu)同鐵(tie)(tie)量(liang)(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)品(pin)提供了(le)減(jian)少(shao)環(huan)境中(zhong)(zhong)農業廢(fei)物(wu)的(de)(de)可能(neng)性(xing)(xing)。固(gu)(gu)(gu)體(ti)根據(ju)鐵(tie)(tie)的(de)(de)存(cun)在和(he)數量(liang)(liang)顯示不(bu)同的(de)(de)結構和(he)還原性(xing)(xing)質。除赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)制成的(de)(de)不(bu)良鐵(tie)(tie)樣(yang)(2).除5%外，發(fa)現磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)顆粒有赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯，其(qi)尺寸(28-34nm)隨著固(gu)(gu)(gu)體(ti)鐵(tie)(tie)量(liang)(liang)的(de)(de)增加(jia)而增加(jia)。這些活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)可以(yi)(yi)從(cong)水溶液中(zhong)(zhong)去除88%的(de)(de)亞甲(jia)(jia)基藍(lan)，主要是通過被認為比芬頓反應(ying)更快(kuai)的(de)(de)染料吸附。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)固(gu)(gu)(gu)體(ti)是*活(huo)躍(yue)的(de)(de)，可以(yi)(yi)與(yu)表(biao)面鐵(tie)(tie)的(de)(de)*大量(liang)(liang)有關(guan)，促(cu)進(jin)芬頓反應(ying)，并在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面形成一個(ge)新(xin)的(de)(de)官能(neng)團，可以(yi)(yi)吸收亞甲(jia)(jia)藍(lan)。制備(bei)和(he)使用這些活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)催化(hua)劑(ji)有助于克(ke)服環(huan)境中(zhong)(zhong)有機(ji)廢(fei)物(wu)減(jian)少(shao)和(he)維(wei)護水資源的(de)(de)紡織廢(fei)水凈化(hua)兩個(ge)問題。