活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人(ren)類活(huo)動(dong)的(de)(de)(de)激增(zeng)(zeng)導致了環(huan)(huan)境中農業(ye)廢物(wu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加。我們研(yan)究了鐵含量(liang)(2.5、5、10、15%)對椰(ye)殼制備(bei)的(de)(de)(de)活(huo)性炭(tan)催化性能(neng)的(de)(de)(de)影響。大多數時(shi)候，這(zhe)(zhe)些材料直接放置在(zai)環(huan)(huan)境中，會導致有機(ji)物(wu)的(de)(de)(de)過(guo)度積(ji)累。雖然(ran)這(zhe)(zhe)類污染物(wu)是(shi)(shi)可(ke)生物(wu)降(jiang)解的(de)(de)(de)，但其(qi)礦化需要很長時(shi)間。此外，由于人(ren)類活(huo)動(dong)較大，自然(ran)循環(huan)(huan)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)困難。克服這(zhe)(zhe)一(yi)問題的(de)(de)(de)一(yi)個有吸引(yin)力的(de)(de)(de)選(xuan)擇是(shi)(shi)使用固體廢物(wu)作為能(neng)源或(huo)原料來獲得高價值的(de)(de)(de)產品，如活(huo)性炭(tan)。它們可(ke)以從椰(ye)殼、木材、油、泥炭(tan)、焦炭(tan)、獸骨、種子、鋸屑、稻殼和聚合物(wu)等各種材料中制備(bei)。

　　由于(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)具有穩(wen)定的物理化學性(xing)質(zhi)、高(gao)硬度、耐熱性(xing)、耐腐(fu)蝕性(xing)和(he)導電(dian)性(xing)、耐酸(suan)堿(jian)性(xing)和(he)功(gong)能基團，近年(nian)來引起了人們的關注。在制備活(huo)性(xing)炭(tan)時，可以控(kong)制表面積、吸(xi)附離(li)子的吸(xi)附性(xing)和(he)高(gao)比表面積。由于(yu)這(zhe)些(xie)特(te)性(xing)，活(huo)性(xing)炭(tan)已應用于(yu)氣體(ti)或液(ye)體(ti)吸(xi)附、化學回收凈(jing)化、燃料電(dian)池(chi)儲氫等(deng)多個領域。此外，活(huo)性(xing)炭(tan)還被用作各種反(fan)應中的催(cui)化劑和(he)載體(ti)，如乙苯脫(tuo)氫、苯酚和(he)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)或有機染料。

　　讓我(wo)們來看看鐵含量(liang)對(dui)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)催(cui)化(hua)性能的(de)(de)(de)影(ying)響。我(wo)們發現，通(tong)過(guo)氧(yang)化(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)吸(xi)附和氧(yang)化(hua)的(de)(de)(de)組(zu)合過(guo)程，鐵負荷活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)是一(yi)種有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)劑。此外，負載(zai)磁赤鐵礦的(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)可以(yi)通(tong)過(guo)吸(xi)附有(you)效(xiao)去除水溶液(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)人(ren)工(gong)紅(hong)色(se)。另一(yi)方面，負載(zai)鐵復合材料的(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)可以(yi)通(tong)過(guo)芬頓反(fan)應從水溶液(ye)中(zhong)(zhong)去除人(ren)工(gong)紅(hong)色(se)。本研究以(yi)椰(ye)(ye)子殼為(wei)原料制備活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)，催(cui)化(hua)劑用適當濃度(du)的(de)(de)(de)硝酸鐵水溶液(ye)浸泡活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)，*終固體達到2.5、5、10和15%的(de)(de)(de)鐵含量(liang)。將系統保(bao)持攪拌(80rpm)2小(xiao)時。該催(cui)化(hua)劑在120oC干燥24小(xiao)時，加熱(re)(10分(fen)鐘(zhong))oC - 1)氮氣流(liu)下(100毫升(sheng)分(fen)鐘(zhong))- 1)高達450oC，溫度(du)保(bao)持2小(xiao)時。對(dui)椰(ye)(ye)殼活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)對(dui)椰(ye)(ye)殼活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)催(cui)化(hua)性能的(de)(de)(de)影(ying)響。去除亞(ya)甲藍(lan)時，用作織物染料的(de)(de)(de)模型化(hua)合物評估催(cui)化(hua)劑。

　　從實驗結(jie)果可(ke)以看出，在(zai)活性炭上(shang)形(xing)成磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)粒(li)(li)的(de)方法如(ru)圖1所示。假設磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石(shi)顆(ke)粒(li)(li)主要在(zai)支撐孔(kong)內，在(zai)加熱(re)過程中由(you)浸漬的(de)硝酸鐵(tie)形(xing)成。據信，因為起始(shi)材料中沒(mei)有Fe 2 因此(ci)，赤鐵(tie)礦(kuang)(kuang)首先產(chan)(chan)生物質。一(yi)(yi)段時間后，一(yi)(yi)氧化碳(tan)由(you)活性炭產(chan)(chan)生，可(ke)以產(chan)(chan)生一(yi)(yi)些Fe 3 還原成Fe 2 生產(chan)(chan)磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)的(de)物種。然(ran)而，由(you)于(yu)一(yi)(yi)氧化碳(tan)不能接近，一(yi)(yi)些赤鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石(shi)可(ke)能仍(reng)然(ran)是(shi)顆(ke)粒(li)(li)的(de)核心(xin)，因為還原應該從表面(mian)開始(shi)。因此(ci)，獲(huo)得的(de)顆(ke)粒(li)(li)由(you)磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)包圍的(de)赤鐵(tie)礦(kuang)(kuang)芯制成。

　　所(suo)(suo)有樣品(pin)都顯示(shi)了典(dian)型(xing)的(de)(de)微(wei)孔(kong)和介孔(kong)材料II等(deng)溫(wen)線，有磁滯回(hui)線，表(biao)示(shi)孔(kong)內毛細管冷凝，如圖2所(suo)(suo)示(shi)。樣品(pin)的(de)(de)主要結構(gou)特征顯示(shi)在表(biao)中。可(ke)見活(huo)性(xing)炭含鐵量低(2).浸(jin)漬5%和5%不影響其結構(gou)性(xing)質。這一(yi)發現(xian)表(biao)明(ming)，與圖1結果(guo)一(yi)致，活(huo)性(xing)炭支撐物的(de)(de)孔(kong)堵塞可(ke)以忽(hu)略(lve)不計。然而，較高(gao)量的(de)(de)鐵(10%和15%)的(de)(de)活(huo)性(xing)炭導致比表(biao)面積(ji)大幅度下(xia)降，這與微(wei)孔(kong)面積(ji)和體(ti)積(ji)的(de)(de)減少密(mi)切(qie)相(xiang)關。這證(zheng)實了假設大部分氧化鐵沉積(ji)在孔(kong)中，其他部分堵塞孔(kong)。

　　結論:椰(ye)殼成功制備了不(bu)(bu)同鐵(tie)(tie)量(2).5、5、10、15%的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)樣品提供了減(jian)少環(huan)境中(zhong)農業(ye)廢物的(de)可(ke)能性(xing)。固體(ti)(ti)根據鐵(tie)(tie)的(de)存在(zai)和數量顯示不(bu)(bu)同的(de)結構和還原性(xing)質。除赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)制成的(de)不(bu)(bu)良鐵(tie)(tie)樣(2).除5%外，發現磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)顆(ke)粒有赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯，其尺寸(28-34nm)隨(sui)著固體(ti)(ti)鐵(tie)(tie)量的(de)增加而增加。這些活(huo)性(xing)炭(tan)可(ke)以(yi)從水溶液(ye)中(zhong)去除88%的(de)亞(ya)甲基藍(lan)，主要是(shi)通過被認為比芬頓反(fan)應更快的(de)染料吸(xi)(xi)附。鐵(tie)(tie)15%的(de)固體(ti)(ti)是(shi)*活(huo)躍的(de)，可(ke)以(yi)與表面鐵(tie)(tie)的(de)*大(da)量有關，促進芬頓反(fan)應，并在(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)表面形成一個(ge)新的(de)官能團(tuan)，可(ke)以(yi)吸(xi)(xi)收亞(ya)甲藍(lan)。制備和使用這些活(huo)性(xing)炭(tan)催(cui)化劑有助于克(ke)服環(huan)境中(zhong)有機廢物減(jian)少和維護水資源的(de)紡織廢水凈(jing)化兩個(ge)問(wen)題。