活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近(jin)，人類活(huo)動(dong)的(de)激增(zeng)導致了(le)環(huan)境中農業(ye)廢物(wu)(wu)的(de)增(zeng)加。我們(men)研究了(le)鐵含量(liang)(2.5、5、10、15%)對椰殼(ke)制備(bei)的(de)活(huo)性炭催(cui)化性能的(de)影響。大多數時候，這(zhe)些(xie)材料直接放置在環(huan)境中，會導致有(you)機物(wu)(wu)的(de)過度積(ji)累(lei)。雖然(ran)這(zhe)類污染物(wu)(wu)是(shi)可生物(wu)(wu)降解的(de)，但其(qi)礦化需要很長時間。此外(wai)，由(you)于(yu)人類活(huo)動(dong)較(jiao)大，自然(ran)循環(huan)越來越困難。克服這(zhe)一(yi)問題的(de)一(yi)個(ge)有(you)吸引力的(de)選擇(ze)是(shi)使用固(gu)體廢物(wu)(wu)作為能源或原(yuan)料來獲得高(gao)價值的(de)產品，如活(huo)性炭。它(ta)們(men)可以從椰殼(ke)、木材、油、泥炭、焦炭、獸骨、種子、鋸屑、稻殼(ke)和聚(ju)合(he)物(wu)(wu)等各種材料中制備(bei)。

　　由于(yu)活性炭(tan)具(ju)有穩(wen)定(ding)的物(wu)理化學性質(zhi)、高(gao)硬度、耐(nai)熱(re)性、耐(nai)腐蝕性和(he)(he)導電性、耐(nai)酸堿性和(he)(he)功能基團，近年來引起了人們的關注。在制(zhi)備活性炭(tan)時，可以(yi)控制(zhi)表面(mian)積、吸(xi)附(fu)(fu)離子的吸(xi)附(fu)(fu)性和(he)(he)高(gao)比(bi)表面(mian)積。由于(yu)這些(xie)特(te)性，活性炭(tan)已應用(yong)于(yu)氣體或液體吸(xi)附(fu)(fu)、化學回收凈化、燃料電池儲氫(qing)等(deng)多個領域。此外(wai)，活性炭(tan)還被用(yong)作(zuo)各(ge)種反應中的催化劑(ji)和(he)(he)載體，如乙苯脫氫(qing)、苯酚和(he)(he)硝(xiao)酸鹽(yan)或有機染料。

　　讓我們(men)來看(kan)看(kan)鐵含量對(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)影響。我們(men)發現，通過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附和氧(yang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)組合過程(cheng)，鐵負荷(he)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)是一種有效的(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。此外(wai)，負載磁(ci)赤鐵礦的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以(yi)通過吸(xi)附有效去除水溶(rong)液中的(de)(de)(de)(de)(de)人(ren)工紅(hong)色(se)。另一方(fang)面，負載鐵復合材料的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以(yi)通過芬頓反(fan)應從水溶(rong)液中去除人(ren)工紅(hong)色(se)。本研究(jiu)以(yi)椰子(zi)殼為原料制(zhi)備活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)，催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑用(yong)適當濃度的(de)(de)(de)(de)(de)硝(xiao)酸鐵水溶(rong)液浸泡活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)，*終固體達到2.5、5、10和15%的(de)(de)(de)(de)(de)鐵含量。將系統保持(chi)攪拌(ban)(80rpm)2小時(shi)。該(gai)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑在120oC干(gan)燥(zao)24小時(shi)，加熱(10分鐘(zhong))oC - 1)氮氣流下(100毫(hao)升分鐘(zhong))- 1)高達450oC，溫度保持(chi)2小時(shi)。對(dui)椰殼活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)對(dui)椰殼活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)影響。去除亞甲藍(lan)時(shi)，用(yong)作織物(wu)染(ran)料的(de)(de)(de)(de)(de)模型化(hua)(hua)(hua)合物(wu)評估催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。

　　從實驗結果可(ke)以(yi)看出，在活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)上形(xing)成(cheng)(cheng)磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)粒的方法如圖(tu)1所(suo)示。假(jia)設磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)石顆(ke)粒主要在支撐孔內，在加熱過程中由(you)浸漬的硝酸鐵(tie)(tie)形(xing)成(cheng)(cheng)。據信，因(yin)為起始材(cai)料中沒有Fe 2 因(yin)此(ci)，赤(chi)(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)首先產(chan)生物質。一段時間后，一氧(yang)(yang)化(hua)碳由(you)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)產(chan)生，可(ke)以(yi)產(chan)生一些Fe 3 還原(yuan)成(cheng)(cheng)Fe 2 生產(chan)磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)的物種(zhong)。然而，由(you)于一氧(yang)(yang)化(hua)碳不能接近，一些赤(chi)(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)石可(ke)能仍(reng)然是(shi)顆(ke)粒的核心，因(yin)為還原(yuan)應(ying)該從表面開始。因(yin)此(ci)，獲得的顆(ke)粒由(you)磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)包圍的赤(chi)(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯制成(cheng)(cheng)。

　　所有樣(yang)品都(dou)顯示(shi)了典型的(de)微孔(kong)(kong)和介孔(kong)(kong)材料II等溫線，有磁(ci)滯回線，表(biao)示(shi)孔(kong)(kong)內毛(mao)細(xi)管冷凝(ning)，如圖2所示(shi)。樣(yang)品的(de)主要結(jie)構(gou)特征顯示(shi)在表(biao)中。可(ke)見(jian)活性(xing)炭(tan)含鐵(tie)量低(2).浸漬5%和5%不影響其(qi)結(jie)構(gou)性(xing)質。這(zhe)一發現(xian)表(biao)明，與圖1結(jie)果一致(zhi)，活性(xing)炭(tan)支撐物(wu)的(de)孔(kong)(kong)堵塞(sai)可(ke)以忽略不計。然(ran)而，較高量的(de)鐵(tie)(10%和15%)的(de)活性(xing)炭(tan)導致(zhi)比表(biao)面積(ji)(ji)大(da)幅度下(xia)降，這(zhe)與微孔(kong)(kong)面積(ji)(ji)和體積(ji)(ji)的(de)減(jian)少密切相關。這(zhe)證實(shi)了假設大(da)部分氧化鐵(tie)沉積(ji)(ji)在孔(kong)(kong)中，其(qi)他部分堵塞(sai)孔(kong)(kong)。

　　結論:椰殼成(cheng)功制(zhi)備(bei)了不同鐵(tie)(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭樣(yang)品提供了減少(shao)環境中農業廢(fei)物的(de)(de)(de)(de)可能性(xing)。固體根據鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)和數量(liang)顯示不同的(de)(de)(de)(de)結構和還原性(xing)質。除赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)制(zhi)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)不良鐵(tie)(tie)樣(yang)(2).除5%外(wai)，發現(xian)磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)顆(ke)粒有(you)赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯，其尺寸(28-34nm)隨著固體鐵(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加而增(zeng)(zeng)加。這(zhe)些(xie)活(huo)性(xing)炭可以從水溶液中去(qu)除88%的(de)(de)(de)(de)亞甲基(ji)藍，主要是通(tong)過被認為(wei)比芬頓反應更快的(de)(de)(de)(de)染料吸附。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)(de)(de)固體是*活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)，可以與表(biao)面鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)*大量(liang)有(you)關，促進芬頓反應，并在(zai)活(huo)性(xing)炭表(biao)面形成(cheng)一(yi)個新(xin)的(de)(de)(de)(de)官能團，可以吸收(shou)亞甲藍。制(zhi)備(bei)和使用這(zhe)些(xie)活(huo)性(xing)炭催(cui)化(hua)劑有(you)助于克服(fu)環境中有(you)機廢(fei)物減少(shao)和維護(hu)水資(zi)源的(de)(de)(de)(de)紡織(zhi)廢(fei)水凈(jing)化(hua)兩個問題。