通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根(gen)據活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)前體，它可(ke)能(neng)有一定(ding)數量的(de)(de)不同(tong)類型(xing)和密度的(de)(de)官能(neng)團(tuan)。由煤、石(shi)油、焦炭(tan)、木材、水果石(shi)、椰(ye)子殼等制(zhi)備的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)主要含有氧官能(neng)團(tuan)。使(shi)用富氮(dan)聚(ju)合物等活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)前體生產(chan)的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)有大量的(de)(de)氮(dan)表面(mian)基團(tuan)。

　　氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)(shi)活性(xing)(xing)炭表面(mian)改(gai)性(xing)(xing)的(de)(de)重要方(fang)法，是(shi)(shi)活性(xing)(xing)炭表面(mian)產(chan)生氧(yang)(yang)(yang)官(guan)能(neng)團的(de)(de)常(chang)規方(fang)法。原因是(shi)(shi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)不僅可(ke)以作為某些應用(yong)的(de)(de)*終官(guan)能(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)，還可(ke)以作為進(jin)一步官(guan)能(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)初步表面(mian)處理。酸(suan)性(xing)(xing)基團有(you)利于苯(ben)胺催化(hua)(hua)(hua)(hua)濕空氣(qi)(qi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)，改(gai)善金(jin)屬離子(zi)和(he)(he)金(jin)屬物質從(cong)溶液(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)吸附(fu)。另(ling)一方(fang)面(mian)，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)被認為是(shi)(shi)錨定二胺等不同有(you)機(ji)分子(zi)的(de)(de)初步改(gai)性(xing)(xing)。氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)通常(chang)分為干濕過(guo)程(cheng)。水蒸氣(qi)(qi)、氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳、臭氧(yang)(yang)(yang)等氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)在(zai)高溫(wen)下氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕式(shi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)液(ye)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑溫(wen)和(he)(he)(20-100℃)在(zai)溫(wen)度下進(jin)行測試。硝酸(suan)鹽(yan)、硫酸(suan)鹽(yan)、過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫和(he)(he)過(guo)硫酸(suan)銨(an)是(shi)(shi)報告中(zhong)(zhong)*常(chang)見的(de)(de)液(ye)體(ti)(ti)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。

　　氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類型、濃度(du)(du)(du)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)時間和(he)溫度(du)(du)(du)指定了氧(yang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)嚴(yan)重性(xing)(xing)(xing)，并(bing)確(que)定了對活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)紋(wen)理(li)和(he)化(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。值得注意(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，碳(tan)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)制備和(he)活(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)起源(yuan)以及(ji)影(ying)響活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)變化(hua)(hua)(hua)程(cheng)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)歷史。因此，報告氧(yang)化(hua)(hua)(hua)影(ying)響的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)差異是(shi)合(he)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。例如，一(yi)(yi)些(xie)研(yan)究(jiu)人員報告說(shuo)，濕氧(yang)化(hua)(hua)(hua)減少了活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)積(ji)，而另一(yi)(yi)些(xie)報告顯(xian)示了不變或(huo)增(zeng)(zeng)加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)積(ji)。據報道，如果活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)在(zai)低溫下啟動，它可以通過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)結構(gou)獲得更嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)。與活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)活(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫相比，前者在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)中受損(sun)。另一(yi)(yi)方面(mian)(mian)，上(shang)述(shu)參數也會影(ying)響氧(yang)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類型和(he)密度(du)(du)(du)。研(yan)究(jiu)人員報告說(shuo)，硝酸(suan)處(chu)理(li)可能(neng)是(shi)增(zeng)(zeng)加羧(suo)基(ji)(ji)和(he)酚類基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)好方法(fa)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)是(shi)廢(fei)椰殼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合(he)適來源(yuan)。本研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)了解椰殼活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)對硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。

　　為(wei)了研究(jiu)活(huo)(huo)性炭(tan)表(biao)面(mian)的(de)化學(xue)(xue)和(he)程序(xu)加熱(re)脫附(TPD)2720(儀器)采(cai)用化學(xue)(xue)吸附。用溫(wen)(wen)度(du)(du)程序(xu)解吸(TPD)。He溫(wen)(wen)度(du)(du)梯度(du)(du)的(de)流速分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)25 mL min -1和(he)5°C min -1.監測和(he)記錄裝置的(de)熱(re)電(dian)導檢(jian)測器(TCD)信號以解釋(shi)AC表(biao)面(mian)化學(xue)(xue)。在(zai)惰性氣體(ti)(ti)氣氛中加熱(re)活(huo)(huo)性炭(tan)時，氧官能團(tuan)從活(huo)(huo)性炭(tan)表(biao)面(mian)分(fen)(fen)(fen)解解吸CO 2和(he)CO，大多數溫(wen)(wen)度(du)(du)高(gao)達1000℃。分(fen)(fen)(fen)解溫(wen)(wen)度(du)(du)和(he)吸體(ti)(ti)積分(fen)(fen)(fen)別(bie)取決于(yu)氧組的(de)類型和(he)活(huo)(huo)性炭(tan)表(biao)面(mian)的(de)密度(du)(du)。羧基和(he)內酯分(fen)(fen)(fen)別(bie)在(zai)較低和(he)較高(gao)的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)下分(fen)(fen)(fen)解CO 二、苯酚、堿、醚和(he)奎寧起源于(yu)CO，羧酸酐基團(tuan)同時釋(shi)放CO和(he)CO 2或連(lian)續地。TPD在(zai)某(mou)種程度(du)(du)上，分(fen)(fen)(fen)配溫(wen)(wen)度(du)(du)是不同的(de)。

　　TPD光譜下(xia)的(de)(de)(de)曲線(以(yi)(yi)ABC表(biao)(biao)示(shi))面(mian)積(ji)可用作氧化指數。較高的(de)(de)(de)ABC指數表(biao)(biao)示(shi)氧化程度(du)。該指標如(ru)上圖所示(shi)，ABC硝酸濃(nong)度(du)、時間或溫度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加也相應地表(biao)(biao)明(ming)硝酸濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加ABC氧組的(de)(de)(de)后的(de)(de)(de)氧組密度(du)。從表(biao)(biao)2和(he)表(biao)(biao) 5 從右(you)列(lie)可以(yi)(yi)看(kan)出(chu)，硝酸氧化條件對活性炭(tan)的(de)(de)(de)結構和(he)表(biao)(biao)面(mian)化學(xue)性質(zhi)有相同的(de)(de)(de)影響。這一事實表(biao)(biao)明(ming)，表(biao)(biao)面(mian)氧基團的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加和(he)表(biao)(biao)面(mian)積(ji)的(de)(de)(de)減(jian)少可能是由于同樣的(de)(de)(de)原因。

　　不(bu)同條(tiao)件下(xia)的(de)(de)活性炭氧(yang)化(hua)(hua)硝(xiao)酸。雖(sui)然表面積的(de)(de)增加和(he)(he)/或孔隙體(ti)積的(de)(de)硝(xiao)酸氧(yang)化(hua)(hua)已被報道用(yong)于交(jiao)流，但(dan)研究(jiu)表明，即(ji)使在輕度(du)氧(yang)化(hua)(hua)中，硝(xiao)酸氧(yang)化(hua)(hua)后活性炭的(de)(de)比表面積和(he)(he)孔/微(wei)孔體(ti)積也會損失。硝(xiao)酸還能產生(sheng)大(da)量的(de)(de)氧(yang)官(guan)能團，尤其(qi)是酸官(guan)能團。得到的(de)(de)結(jie)果，然而，表明氧(yang)化(hua)(hua)程度(du)對活性炭的(de)(de)結(jie)構和(he)(he)表面化(hua)(hua)學性質的(de)(de)影響，遵(zun)循相同的(de)(de)趨勢。