通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)性炭(tan)的前(qian)體，它(ta)可能(neng)(neng)有一定(ding)數量(liang)的不(bu)同類型(xing)和密(mi)度的官能(neng)(neng)團。由煤、石(shi)油(you)、焦炭(tan)、木材、水(shui)果(guo)石(shi)、椰子殼等制備的活(huo)性炭(tan)主要含(han)有氧官能(neng)(neng)團。使用富(fu)氮聚合物等活(huo)性炭(tan)前(qian)體生產的活(huo)性炭(tan)有大(da)量(liang)的氮表面基團。

　　氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)活性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)(mian)改性(xing)(xing)的(de)(de)重要方法，是(shi)活性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)(mian)產生氧(yang)(yang)(yang)官(guan)能(neng)(neng)團的(de)(de)常規方法。原因是(shi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)不僅可以作為(wei)某些應用的(de)(de)*終官(guan)能(neng)(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，還可以作為(wei)進一步(bu)官(guan)能(neng)(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)初步(bu)表(biao)面(mian)(mian)處理。酸(suan)性(xing)(xing)基團有利(li)于苯(ben)胺(an)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)濕(shi)空氣氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，改善金屬離子(zi)和(he)金屬物質從溶液中的(de)(de)吸附。另一方面(mian)(mian)，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)被(bei)認為(wei)是(shi)錨定二(er)胺(an)等不同有機分子(zi)的(de)(de)初步(bu)改性(xing)(xing)。氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)通常分為(wei)干濕(shi)過程(cheng)。水蒸氣、氧(yang)(yang)(yang)氣、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)、臭氧(yang)(yang)(yang)等氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氣體在高溫下(xia)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕(shi)式氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)液氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)溫和(he)(20-100℃)在溫度下(xia)進行測試(shi)。硝酸(suan)鹽、硫(liu)酸(suan)鹽、過氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)和(he)過硫(liu)酸(suan)銨是(shi)報(bao)告中*常見的(de)(de)液體氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)。

　　氧(yang)(yang)化劑的(de)(de)(de)(de)類型(xing)、濃度、氧(yang)(yang)化時間和溫(wen)度指定(ding)了(le)氧(yang)(yang)化的(de)(de)(de)(de)嚴(yan)重性(xing)(xing)(xing)，并確定(ding)了(le)對活性(xing)(xing)(xing)炭紋(wen)理(li)和化學性(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。值得(de)注(zhu)意的(de)(de)(de)(de)是(shi)，碳(tan)材料的(de)(de)(de)(de)制(zhi)備和活化的(de)(de)(de)(de)起源(yuan)以及(ji)影(ying)響(xiang)活性(xing)(xing)(xing)炭變(bian)化程(cheng)度的(de)(de)(de)(de)歷史(shi)。因此，報(bao)告(gao)氧(yang)(yang)化影(ying)響(xiang)的(de)(de)(de)(de)差(cha)異(yi)是(shi)合理(li)的(de)(de)(de)(de)。例如，一些研究人員(yuan)報(bao)告(gao)說(shuo)，濕(shi)氧(yang)(yang)化減少了(le)活性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)(de)表面積，而另(ling)一些報(bao)告(gao)顯(xian)示了(le)不變(bian)或(huo)增(zeng)(zeng)加的(de)(de)(de)(de)表面積。據報(bao)道，如果(guo)活性(xing)(xing)(xing)炭在低溫(wen)下啟動，它可以通過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化結構(gou)獲得(de)更嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)變(bian)化。與活性(xing)(xing)(xing)炭活化的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)相比，前者在氧(yang)(yang)化過(guo)(guo)程(cheng)中受損。另(ling)一方(fang)面，上述參(can)數(shu)也會(hui)影(ying)響(xiang)氧(yang)(yang)團的(de)(de)(de)(de)類型(xing)和密度。研究人員(yuan)報(bao)告(gao)說(shuo)，硝酸處理(li)可能是(shi)增(zeng)(zeng)加羧基(ji)和酚類基(ji)團的(de)(de)(de)(de)好方(fang)法。活性(xing)(xing)(xing)炭是(shi)廢椰(ye)殼(ke)的(de)(de)(de)(de)合適來源(yuan)。本研究的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)了(le)解椰(ye)殼(ke)活性(xing)(xing)(xing)炭對硝酸鹽的(de)(de)(de)(de)作用。

　　為了研究(jiu)活(huo)性(xing)炭(tan)表面(mian)的(de)化(hua)學(xue)和程序(xu)加(jia)(jia)熱脫附(TPD)2720(儀器)采用化(hua)學(xue)吸附。用溫(wen)(wen)度程序(xu)解(jie)吸(TPD)。He溫(wen)(wen)度梯度的(de)流速分別為25 mL min -1和5°C min -1.監測和記錄(lu)裝置的(de)熱電導檢(jian)測器(TCD)信號以解(jie)釋AC表面(mian)化(hua)學(xue)。在惰(duo)性(xing)氣體(ti)氣氛中加(jia)(jia)熱活(huo)性(xing)炭(tan)時，氧官能團從(cong)活(huo)性(xing)炭(tan)表面(mian)分解(jie)解(jie)吸CO 2和CO，大多數溫(wen)(wen)度高達1000℃。分解(jie)溫(wen)(wen)度和吸體(ti)積(ji)分別取決于氧組的(de)類型(xing)和活(huo)性(xing)炭(tan)表面(mian)的(de)密(mi)度。羧(suo)(suo)基和內酯分別在較低和較高的(de)溫(wen)(wen)度下分解(jie)CO 二(er)、苯酚、堿、醚(mi)和奎寧起源于CO，羧(suo)(suo)酸酐(gan)基團同時釋放CO和CO 2或連續(xu)地。TPD在某種程度上，分配溫(wen)(wen)度是不同的(de)。

　　TPD光譜(pu)下的(de)(de)曲線(xian)(以(yi)ABC表(biao)(biao)(biao)示(shi))面積可用作氧(yang)(yang)化(hua)指數(shu)。較高的(de)(de)ABC指數(shu)表(biao)(biao)(biao)示(shi)氧(yang)(yang)化(hua)程度(du)。該指標如上圖所示(shi)，ABC硝酸(suan)(suan)濃度(du)、時(shi)間或溫度(du)的(de)(de)增加(jia)也相應地(di)表(biao)(biao)(biao)明(ming)硝酸(suan)(suan)濃度(du)的(de)(de)增加(jia)ABC氧(yang)(yang)組(zu)(zu)的(de)(de)后(hou)的(de)(de)氧(yang)(yang)組(zu)(zu)密度(du)。從表(biao)(biao)(biao)2和表(biao)(biao)(biao) 5 從右列可以(yi)看出，硝酸(suan)(suan)氧(yang)(yang)化(hua)條(tiao)件(jian)對活性炭的(de)(de)結構和表(biao)(biao)(biao)面化(hua)學性質有相同的(de)(de)影響。這(zhe)一(yi)事實表(biao)(biao)(biao)明(ming)，表(biao)(biao)(biao)面氧(yang)(yang)基(ji)團的(de)(de)增加(jia)和表(biao)(biao)(biao)面積的(de)(de)減少可能(neng)是由(you)于同樣的(de)(de)原因。

　　不同(tong)條件下的(de)(de)(de)(de)活性炭(tan)氧(yang)化(hua)硝(xiao)酸。雖然表(biao)(biao)(biao)面積(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)和/或孔(kong)隙體積(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)酸氧(yang)化(hua)已(yi)被報道用于交(jiao)流，但研究表(biao)(biao)(biao)明，即使(shi)在輕度氧(yang)化(hua)中，硝(xiao)酸氧(yang)化(hua)后活性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)比(bi)表(biao)(biao)(biao)面積(ji)(ji)和孔(kong)/微孔(kong)體積(ji)(ji)也(ye)會損失。硝(xiao)酸還能產生大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)官能團(tuan)，尤其(qi)是酸官能團(tuan)。得到(dao)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果，然而，表(biao)(biao)(biao)明氧(yang)化(hua)程度對活性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構和表(biao)(biao)(biao)面化(hua)學性質的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，遵循相同(tong)的(de)(de)(de)(de)趨勢。