活性炭催化分解(jie)過氧化氫

　　動力學研(yan)究活性(xing)(xing)(xing)炭催化分解過(guo)氧化氫。實(shi)驗(yan)研(yan)究了反(fan)應(ying)物濃度和(he)(he)溫(wen)度的(de)影響。動力學數據通過(guo)初始反(fan)應(ying)速率(lv)的(de)差異(yi)方(fang)法進行評(ping)估。過(guo)氧化氫由于分子(zi)的(de)高反(fan)應(ying)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)反(fan)應(ying)中間(jian)體的(de)氧化能力(DCPH)催化分解研(yan)究廣(guang)泛應(ying)用于均相(xiang)和(he)(he)非均相(xiang)。在固體表面(mian)，不同的(de)氧化態(tai)和(he)(he)/或(huo)(huo)(huo)形成絡合(he)物可能發(fa)生在堿性(xing)(xing)(xing)或(huo)(huo)(huo)還原(yuan)性(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)位點(dian)或(huo)(huo)(huo)與金屬離子(zi)有(you)關的(de)位置，如鐵、錳(meng)、銅、鈷和(he)(he)釩(fan)。

　　過(guo)氧化氫實驗部分(fen)活性炭催化分(fen)解(jie)

　　實驗采用過氧化氫30%、活性炭碘值1000、亞甲藍(lan)21、35、表征官能團(tuan)。x10 -1m當量(liang)克-1，內酯2，44×10 -1 meq g -1，苯酚1,51×10 -1 meq g -1.基化合(he)物1，24×10 -2meq g -1.總堿性基團(tuan)1.12meqg-1。

　　方法

　　過氧(yang)(yang)化氫反應在溫(wen)度(du)(du)控制的雙壁玻璃池中進行。然(ran)后用(yong)差壓(ya)(ya)傳感器(qi)測(ce)量氣壓(ya)(ya)。為(wei)了計算時(shi)間函數產生的分(fen)子(zi)氧(yang)(yang)量，校正(zheng)壓(ya)(ya)力數據，考慮氣體(ti)的水蒸氣壓(ya)(ya)力、氧(yang)(yang)溶解(jie)度(du)(du)和亨利常數作為(wei)溫(wen)度(du)(du)函數。

　　反應(ying)(ying)混合物始終保持在50歲mL。過氧(yang)(yang)化氫(qing)的反應(ying)(ying)始于加入(ru)與活性碳水混合物相同的過氧(yang)(yang)化氫(qing)溶液。

　　為(wei)了獲得更多關于(yu)活(huo)(huo)性(xing)炭化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學性(xing)質的(de)信(xin)息，研(yan)究了其酸性(xing)、堿性(xing)和氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原性(xing)質的(de)溶(rong)液pH影響過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)中(zhong)(zhong)活(huo)(huo)性(xing)炭表(biao)面的(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學修飾(shi)。 。反應(ying)混合(he)物(wu)和過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)濃(nong)度(du)(du)(du)(du)為(wei)0.100mol L固定(ding)組(zu)合(he)物(wu)-1和CAT等于(yu)2,00x10 -3克·毫升-1 在(zai)298K在(zai)2-10個溫度(du)(du)(du)(du)下發現(xian)pH初始反應(ying)速率在(zai)單位(wei)溶(rong)液范(fan)圍內沒有顯著變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。該結(jie)果與(yu)Bohem滴定(ding)法(fa)(fa)給出的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭中(zhong)(zhong)官能團(tuan)(tuan)的(de)組(zu)成是一致的(de)，其中(zhong)(zhong)活(huo)(huo)性(xing)酸基(ji)團(tuan)(tuan)與(yu)堿基(ji)團(tuan)(tuan)的(de)比例很(hen)低。高錳酸鉀、過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)等強(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑會極大(da)地改變影響過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)表(biao)面（圖1），從(cong)而推斷(duan)活(huo)(huo)性(xing)炭表(biao)面還(huan)原基(ji)團(tuan)(tuan)作為(wei)過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)活(huo)(huo)性(xing)點。以下方法(fa)(fa)對活(huo)(huo)性(xing)炭表(biao)面進行化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學處理：HNO3濃(nong)度(du)(du)(du)(du)5mol L-1 6個小(xiao)時，用KMnO 4濃(nong)度(du)(du)(du)(du)0.08mol L-1在(zai)酸H 2 SO 4 濃(nong)度(du)(du)(du)(du)為(wei)0.5mol L-1 4小(xiao)時用H 2 ? 2 的(de)30r小(xiao)時。在(zai)每(mei)次(ci)處理結(jie)束時，將活(huo)(huo)性(xing)炭放入(ru)索氏提取器(qi)一周，直(zhi)到保(bao)證恒定(ding)pH值。*后(hou)(hou)，110活(huo)(huo)性(xing)炭℃干(gan)(gan)燥(zao)至重量(liang)不再減輕，然后(hou)(hou)儲存在(zai)干(gan)(gan)燥(zao)器(qi)中(zhong)(zhong)。

　　討論實驗結果

　　質量比活性炭體積的變化

　　在中(zhong)，過氧(yang)化(hua)物的(de)(de)初始濃度被化(hua)時(shi)(shi)，過氧(yang)化(hua)物的(de)(de)初始濃度被認為是(shi)(shi)，(a)中(zhong)1,60x10 -1 mol L-1和( b)在298K的(de)(de)溫度下為7.92×10 -2 mol L -1。相對于活性炭的(de)(de)質量-體(ti)積(ji)獲(huo)得反應順序是(shi)(shi)一個(ge)和表(biao)觀速率常數，? VEL，是(shi)(shi)約0.11毫(hao)升(sheng)克(ke)-1小號-198 K(0.12毫(hao)升(sheng)克(ke)-1 小號-1時(shi)(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 1,60x10 -1 mol-1和0.10毫(hao)升(sheng)克(ke)-1小號-1小時(shi)(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 7,92x10 -2molL -1)。

　　當活性炭(tan)(CAT)質量-體積比(bi):(1)1.0×10 -3克(ke)毫升- 1，(b)2.0×10 -3 g mL -1和(c)4.0×10 -3 g mL -1，溫度為298 K.

　　溫度的影響

　　中溫度的作用取(qu)決(jue)于(yu)活性炭(tan)在過(guo)氧化氫初始濃度時的質(zhi)量-體(ti)積(ji)比為200x10 -3克·毫升(sheng)-1。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭實驗給出的(de)證據(ju)表(biao)明(ming)，過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫(qing)在活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)面分解過程(cheng)中的(de)化(hua)(hua)學(xue)反應(ying)也表(biao)明(ming)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)點對(dui)應(ying)于減少(shao)堿性(xing)(xing)官能(neng)團或，因為(wei)當活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭和強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)劑(ji)像高錳(meng)酸鉀和過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫(qing)一樣處理時，過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫(qing)的(de)分解率顯著下降（圖1）。通(tong)(tong)過研(yan)究過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫(qing)的(de)初始(shi)速(su)度，在初始(shi)濃度過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物和初始(shi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)數量和溫(wen)度的(de)廣(guang)泛影響下獲得的(de)大量實驗數據(ju)通(tong)(tong)過平均典(dian)型反應(ying)速(su)率得到(dao)反應(ying)，使(shi)每(mei)個(ge)試劑(ji)為(wei)1.0，用約27千(qian)焦mol的(de)活(huo)(huo)化(hua)(hua)能(neng)-1。雖(sui)然這(zhe)些結果證明(ming)了過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫(qing)的(de)偽一階(jie)定律是正確的(de)，但他們(men)不知道所研(yan)究的(de)系統(tong)的(de)異質(zhi)性(xing)(xing)。*后，實驗數據(ju)可(ke)以(yi)通(tong)(tong)過考(kao)慮(lv)系統(tong)性(xing)(xing)質(zhi)的(de)動力(li)學(xue)方(fang)程(cheng)來證明(ming)，例如(ru)Langmuir-Hinshelwood方(fang)程(cheng)令人滿意(yi)地處理。在這(zhe)些條件下，活(huo)(huo)化(hua)(hua)能(neng)力(li)約為(wei)40千(qian)焦mol -1。這(zhe)項(xiang)工作表(biao)明(ming)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭分解過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫(qing)作為(wei)一種表(biao)示改性(xing)(xing)固體催化(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)的(de)技術。