通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)前(qian)體，它可能有一定(ding)數量(liang)的(de)(de)不同類型和密度的(de)(de)官能團(tuan)。由煤、石油、焦炭(tan)(tan)、木材、水果(guo)石、椰子(zi)殼等制備的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)主要含(han)有氧(yang)官能團(tuan)。使用富氮(dan)聚(ju)合(he)物等活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)前(qian)體生產(chan)的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)有大量(liang)的(de)(de)氮(dan)表面基團(tuan)。

　　氧(yang)(yang)化(hua)是(shi)(shi)活性(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)(mian)改(gai)性(xing)的(de)(de)重要(yao)方法(fa)，是(shi)(shi)活性(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)(mian)產生氧(yang)(yang)官(guan)能團的(de)(de)常規方法(fa)。原因是(shi)(shi)氧(yang)(yang)化(hua)不(bu)僅可以(yi)(yi)作為(wei)(wei)某些(xie)應用的(de)(de)*終官(guan)能化(hua)，還可以(yi)(yi)作為(wei)(wei)進一(yi)(yi)步官(guan)能化(hua)的(de)(de)初(chu)步表(biao)面(mian)(mian)處理。酸性(xing)基團有利于苯胺(an)催化(hua)濕(shi)空(kong)氣氧(yang)(yang)化(hua)，改(gai)善金屬離子(zi)和(he)金屬物質從溶液中(zhong)的(de)(de)吸附。另一(yi)(yi)方面(mian)(mian)，氧(yang)(yang)化(hua)被(bei)認為(wei)(wei)是(shi)(shi)錨定二(er)胺(an)等不(bu)同有機分(fen)子(zi)的(de)(de)初(chu)步改(gai)性(xing)。氧(yang)(yang)化(hua)通常分(fen)為(wei)(wei)干濕(shi)過程。水蒸氣、氧(yang)(yang)氣、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)、臭氧(yang)(yang)等氧(yang)(yang)化(hua)氣體在高溫下(xia)氧(yang)(yang)化(hua)(> 700°C)濕(shi)式氧(yang)(yang)化(hua)液氧(yang)(yang)化(hua)劑溫和(he)(20-100℃)在溫度下(xia)進行測試。硝酸鹽、硫酸鹽、過氧(yang)(yang)化(hua)氫和(he)過硫酸銨是(shi)(shi)報告中(zhong)*常見的(de)(de)液體氧(yang)(yang)化(hua)劑。

　　氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)類型、濃(nong)度、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時間(jian)和(he)溫度指定了氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)嚴重性(xing)(xing)，并確定了對活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)紋理和(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)影響。值(zhi)得注意的(de)(de)(de)(de)是(shi)，碳材料的(de)(de)(de)(de)制備(bei)和(he)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)起源以及(ji)影響活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)程度的(de)(de)(de)(de)歷史(shi)。因此，報(bao)告(gao)(gao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)影響的(de)(de)(de)(de)差異(yi)是(shi)合(he)理的(de)(de)(de)(de)。例如(ru)，一些研(yan)(yan)究人員報(bao)告(gao)(gao)說，濕氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)減少了活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)積(ji)，而另一些報(bao)告(gao)(gao)顯示了不(bu)變或增加的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)積(ji)。據報(bao)道(dao)，如(ru)果活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)在低溫下啟動(dong)，它可以通過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)結構獲得更嚴重的(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。與活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)高溫相比，前者在氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程中(zhong)受(shou)損(sun)。另一方面(mian)，上(shang)述參數也會影響氧(yang)(yang)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)類型和(he)密(mi)度。研(yan)(yan)究人員報(bao)告(gao)(gao)說，硝酸(suan)處理可能(neng)是(shi)增加羧基和(he)酚類基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)好方法。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)是(shi)廢椰殼的(de)(de)(de)(de)合(he)適來源。本研(yan)(yan)究的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)了解(jie)椰殼活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)對硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)作用(yong)。

　　為(wei)了研究(jiu)活(huo)(huo)性炭(tan)表(biao)面(mian)的(de)(de)化(hua)(hua)學和(he)(he)程(cheng)序加(jia)熱脫附(TPD)2720(儀(yi)器)采用化(hua)(hua)學吸附。用溫(wen)度(du)(du)程(cheng)序解(jie)(jie)吸(TPD)。He溫(wen)度(du)(du)梯度(du)(du)的(de)(de)流速分別(bie)為(wei)25 mL min -1和(he)(he)5°C min -1.監(jian)測和(he)(he)記錄裝(zhuang)置的(de)(de)熱電導(dao)檢測器(TCD)信號以解(jie)(jie)釋AC表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學。在惰性氣體(ti)氣氛(fen)中加(jia)熱活(huo)(huo)性炭(tan)時，氧(yang)(yang)官能(neng)團(tuan)從活(huo)(huo)性炭(tan)表(biao)面(mian)分解(jie)(jie)解(jie)(jie)吸CO 2和(he)(he)CO，大多數溫(wen)度(du)(du)高達1000℃。分解(jie)(jie)溫(wen)度(du)(du)和(he)(he)吸體(ti)積分別(bie)取決于(yu)氧(yang)(yang)組的(de)(de)類(lei)型和(he)(he)活(huo)(huo)性炭(tan)表(biao)面(mian)的(de)(de)密度(du)(du)。羧基和(he)(he)內酯(zhi)分別(bie)在較低和(he)(he)較高的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)下分解(jie)(jie)CO 二(er)、苯酚、堿、醚和(he)(he)奎寧起源于(yu)CO，羧酸酐基團(tuan)同(tong)時釋放CO和(he)(he)CO 2或(huo)連續地。TPD在某種程(cheng)度(du)(du)上，分配溫(wen)度(du)(du)是不同(tong)的(de)(de)。

　　TPD光(guang)譜(pu)下的曲線(以ABC表示(shi))面積可用(yong)作氧(yang)化(hua)指數(shu)。較高的ABC指數(shu)表示(shi)氧(yang)化(hua)程度(du)(du)。該(gai)指標如上圖所(suo)示(shi)，ABC硝(xiao)(xiao)酸(suan)濃度(du)(du)、時間(jian)或(huo)溫度(du)(du)的增加也相(xiang)應(ying)地表明(ming)硝(xiao)(xiao)酸(suan)濃度(du)(du)的增加ABC氧(yang)組的后的氧(yang)組密(mi)度(du)(du)。從表2和(he)(he)表 5 從右(you)列可以看(kan)出，硝(xiao)(xiao)酸(suan)氧(yang)化(hua)條件對(dui)活性炭的結構和(he)(he)表面化(hua)學性質有相(xiang)同的影(ying)響。這(zhe)一事實表明(ming)，表面氧(yang)基團的增加和(he)(he)表面積的減少可能(neng)是由于同樣的原因(yin)。

　　不同條件(jian)下的(de)活性(xing)炭氧化(hua)(hua)硝(xiao)(xiao)酸(suan)。雖然表(biao)面(mian)積的(de)增加和(he)/或孔隙體(ti)積的(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)氧化(hua)(hua)已被(bei)報道用于交流，但研究表(biao)明，即使在(zai)輕度(du)氧化(hua)(hua)中(zhong)，硝(xiao)(xiao)酸(suan)氧化(hua)(hua)后活性(xing)炭的(de)比表(biao)面(mian)積和(he)孔/微(wei)孔體(ti)積也(ye)會損失。硝(xiao)(xiao)酸(suan)還能產生大量的(de)氧官能團，尤其是酸(suan)官能團。得到的(de)結(jie)果，然而(er)，表(biao)明氧化(hua)(hua)程度(du)對活性(xing)炭的(de)結(jie)構(gou)和(he)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)的(de)影響，遵循(xun)相同的(de)趨勢。