通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)性炭的(de)(de)前體(ti)，它可能有(you)一定數量的(de)(de)不同類型和密(mi)度的(de)(de)官(guan)能團(tuan)。由(you)煤、石(shi)油、焦(jiao)炭、木材、水(shui)果石(shi)、椰子殼等制(zhi)備的(de)(de)活(huo)性炭主(zhu)要含有(you)氧官(guan)能團(tuan)。使用富氮聚合物(wu)等活(huo)性炭前體(ti)生產的(de)(de)活(huo)性炭有(you)大量的(de)(de)氮表面基團(tuan)。

　　氧(yang)(yang)化(hua)(hua)是活(huo)性(xing)炭(tan)表(biao)面改(gai)(gai)性(xing)的(de)(de)(de)重要方法，是活(huo)性(xing)炭(tan)表(biao)面產生氧(yang)(yang)官能團的(de)(de)(de)常規(gui)方法。原因是氧(yang)(yang)化(hua)(hua)不僅可以(yi)(yi)作(zuo)為(wei)某些應用的(de)(de)(de)*終官能化(hua)(hua)，還(huan)可以(yi)(yi)作(zuo)為(wei)進一步官能化(hua)(hua)的(de)(de)(de)初(chu)步表(biao)面處理。酸性(xing)基團有(you)利于苯(ben)胺催化(hua)(hua)濕(shi)空氣(qi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)，改(gai)(gai)善金屬離子和(he)(he)金屬物質從溶液(ye)中的(de)(de)(de)吸附。另一方面，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)被認為(wei)是錨定二(er)(er)胺等不同有(you)機(ji)分(fen)子的(de)(de)(de)初(chu)步改(gai)(gai)性(xing)。氧(yang)(yang)化(hua)(hua)通常分(fen)為(wei)干(gan)濕(shi)過程。水蒸氣(qi)、氧(yang)(yang)氣(qi)、二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)、臭氧(yang)(yang)等氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氣(qi)體(ti)在高溫下氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(> 700°C)濕(shi)式氧(yang)(yang)化(hua)(hua)液(ye)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)劑溫和(he)(he)(20-100℃)在溫度下進行測試。硝酸鹽、硫酸鹽、過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫和(he)(he)過硫酸銨是報告中*常見的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)劑。

　　氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類型(xing)、濃度、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)時間和溫(wen)度指定了(le)(le)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)嚴重性(xing)，并確定了(le)(le)對活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)紋理和化(hua)(hua)(hua)學(xue)性(xing)質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響。值得注意的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，碳材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)制備和活(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)起源以及(ji)影響活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)變(bian)化(hua)(hua)(hua)程度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)歷史。因此，報告(gao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)影響的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)差異(yi)是(shi)合理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。例如(ru)，一些(xie)研究(jiu)人員(yuan)報告(gao)說(shuo)(shuo)，濕(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)減少(shao)了(le)(le)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)積，而另(ling)一些(xie)報告(gao)顯示了(le)(le)不變(bian)或增加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)積。據(ju)報道，如(ru)果活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)在低溫(wen)下(xia)啟動，它可以通過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)結構獲得更嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)。與活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)活(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)相比，前者在氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)過程中受損(sun)。另(ling)一方(fang)面(mian)，上(shang)述參數(shu)也會影響氧(yang)(yang)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類型(xing)和密度。研究(jiu)人員(yuan)報告(gao)說(shuo)(shuo)，硝酸處理可能是(shi)增加羧基和酚類基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)好方(fang)法。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)是(shi)廢椰殼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合適(shi)來源。本研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)了(le)(le)解椰殼活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)對硝酸鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。

　　為了研究活性(xing)炭表面(mian)的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)和(he)程序(xu)(xu)加熱脫附(TPD)2720(儀器)采(cai)用化(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附。用溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)程序(xu)(xu)解(jie)(jie)吸(xi)(xi)(TPD)。He溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)梯度(du)的(de)(de)(de)流速分別(bie)為25 mL min -1和(he)5°C min -1.監(jian)測和(he)記錄裝(zhuang)置的(de)(de)(de)熱電導檢測器(TCD)信號以解(jie)(jie)釋(shi)AC表面(mian)化(hua)學(xue)。在(zai)(zai)惰性(xing)氣(qi)體氣(qi)氛中加熱活性(xing)炭時(shi)，氧官能團從(cong)活性(xing)炭表面(mian)分解(jie)(jie)解(jie)(jie)吸(xi)(xi)CO 2和(he)CO，大多數溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)高(gao)(gao)達1000℃。分解(jie)(jie)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)和(he)吸(xi)(xi)體積分別(bie)取決于(yu)氧組的(de)(de)(de)類型和(he)活性(xing)炭表面(mian)的(de)(de)(de)密度(du)。羧(suo)基(ji)和(he)內酯分別(bie)在(zai)(zai)較(jiao)低和(he)較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)分解(jie)(jie)CO 二、苯酚、堿(jian)、醚和(he)奎(kui)寧起(qi)源于(yu)CO，羧(suo)酸(suan)酐基(ji)團同時(shi)釋(shi)放CO和(he)CO 2或連續地(di)。TPD在(zai)(zai)某種程度(du)上，分配溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)是(shi)不同的(de)(de)(de)。

　　TPD光譜下的(de)(de)(de)曲線(以(yi)ABC表(biao)(biao)(biao)示)面積可用作氧(yang)化(hua)指數(shu)(shu)。較高的(de)(de)(de)ABC指數(shu)(shu)表(biao)(biao)(biao)示氧(yang)化(hua)程度。該(gai)指標如(ru)上圖所(suo)示，ABC硝(xiao)酸濃度、時間或溫度的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)也相應地表(biao)(biao)(biao)明(ming)硝(xiao)酸濃度的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)ABC氧(yang)組的(de)(de)(de)后的(de)(de)(de)氧(yang)組密度。從(cong)表(biao)(biao)(biao)2和(he)表(biao)(biao)(biao) 5 從(cong)右列可以(yi)看出，硝(xiao)酸氧(yang)化(hua)條件對活性(xing)炭的(de)(de)(de)結構和(he)表(biao)(biao)(biao)面化(hua)學性(xing)質有相同的(de)(de)(de)影響。這一事實表(biao)(biao)(biao)明(ming)，表(biao)(biao)(biao)面氧(yang)基團的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)和(he)表(biao)(biao)(biao)面積的(de)(de)(de)減少可能是由于同樣的(de)(de)(de)原因。

　　不同條(tiao)件下的(de)(de)活(huo)性炭(tan)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)硝酸。雖然表(biao)面(mian)積的(de)(de)增(zeng)加和(he)/或孔(kong)(kong)隙體積的(de)(de)硝酸氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)已被報(bao)道用于(yu)交(jiao)流，但研究表(biao)明，即使在輕度氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)中，硝酸氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)后(hou)活(huo)性炭(tan)的(de)(de)比表(biao)面(mian)積和(he)孔(kong)(kong)/微孔(kong)(kong)體積也(ye)會(hui)損失(shi)。硝酸還能產生大(da)量的(de)(de)氧(yang)官能團，尤其是(shi)酸官能團。得到的(de)(de)結果，然而，表(biao)明氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)程度對(dui)活(huo)性炭(tan)的(de)(de)結構和(he)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)(hua)(hua)學性質的(de)(de)影響(xiang)，遵循相(xiang)同的(de)(de)趨勢(shi)。