通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根(gen)據(ju)活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)(de)前體，它可能(neng)有(you)一(yi)定數量的(de)(de)不同(tong)類型(xing)和密度的(de)(de)官能(neng)團(tuan)。由(you)煤、石(shi)油、焦炭(tan)(tan)、木材、水果(guo)石(shi)、椰子殼等制備的(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)主要含有(you)氧官能(neng)團(tuan)。使用富氮聚合物等活(huo)性炭(tan)(tan)前體生(sheng)產(chan)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)有(you)大量的(de)(de)氮表面基團(tuan)。

　　氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)活性(xing)(xing)炭表面改(gai)(gai)性(xing)(xing)的(de)重要方(fang)(fang)法(fa)(fa)，是(shi)活性(xing)(xing)炭表面產生氧(yang)(yang)官(guan)能(neng)團的(de)常(chang)規方(fang)(fang)法(fa)(fa)。原因是(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)不僅可(ke)以(yi)(yi)作為某些應用(yong)的(de)*終官(guan)能(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)，還可(ke)以(yi)(yi)作為進一(yi)(yi)步官(guan)能(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)初步表面處理。酸(suan)性(xing)(xing)基團有(you)利于苯胺催化(hua)(hua)(hua)(hua)濕(shi)空氣(qi)(qi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)，改(gai)(gai)善(shan)金屬(shu)離子(zi)和(he)金屬(shu)物質從溶液中的(de)吸附。另一(yi)(yi)方(fang)(fang)面，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)被認為是(shi)錨定(ding)二胺等(deng)不同有(you)機分(fen)子(zi)的(de)初步改(gai)(gai)性(xing)(xing)。氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)通常(chang)分(fen)為干濕(shi)過(guo)程。水蒸氣(qi)(qi)、氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳、臭氧(yang)(yang)等(deng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氣(qi)(qi)體在(zai)高溫(wen)下(xia)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕(shi)式氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)液氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑溫(wen)和(he)(20-100℃)在(zai)溫(wen)度下(xia)進行測試(shi)。硝酸(suan)鹽、硫酸(suan)鹽、過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫和(he)過(guo)硫酸(suan)銨是(shi)報告中*常(chang)見的(de)液體氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。

　　氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)類(lei)型、濃度(du)(du)、氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間和(he)溫度(du)(du)指(zhi)定(ding)(ding)了氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)嚴重(zhong)性(xing)(xing)，并確定(ding)(ding)了對活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)紋(wen)理和(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。值得(de)注意的(de)(de)(de)(de)是，碳材(cai)料的(de)(de)(de)(de)制備和(he)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)起源以及影(ying)響活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)程度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)歷史。因此，報(bao)告(gao)(gao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)影(ying)響的(de)(de)(de)(de)差異是合理的(de)(de)(de)(de)。例(li)如，一些(xie)研究人(ren)員報(bao)告(gao)(gao)說，濕氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)減少了活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積，而(er)另(ling)一些(xie)報(bao)告(gao)(gao)顯(xian)示(shi)了不變或(huo)增加(jia)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積。據報(bao)道，如果活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在低溫下啟動(dong)，它可以通過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)結構獲得(de)更嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。與(yu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)高溫相比，前者在氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程中受損(sun)。另(ling)一方(fang)面(mian)，上述(shu)參數也會影(ying)響氧(yang)(yang)(yang)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)類(lei)型和(he)密(mi)度(du)(du)。研究人(ren)員報(bao)告(gao)(gao)說，硝酸處理可能是增加(jia)羧基(ji)和(he)酚類(lei)基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)好方(fang)法。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是廢椰殼的(de)(de)(de)(de)合適來源。本研究的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是了解椰殼活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)對硝酸鹽的(de)(de)(de)(de)作用。

　　為了(le)研究活性(xing)炭表面(mian)(mian)的(de)化(hua)學和(he)(he)程(cheng)序(xu)加熱(re)(re)脫附(TPD)2720(儀器(qi))采(cai)用化(hua)學吸(xi)附。用溫(wen)度(du)(du)程(cheng)序(xu)解吸(xi)(TPD)。He溫(wen)度(du)(du)梯度(du)(du)的(de)流速分(fen)(fen)(fen)別為25 mL min -1和(he)(he)5°C min -1.監測和(he)(he)記錄裝(zhuang)置的(de)熱(re)(re)電導檢測器(qi)(TCD)信號以(yi)解釋(shi)AC表面(mian)(mian)化(hua)學。在惰性(xing)氣體氣氛中(zhong)加熱(re)(re)活性(xing)炭時(shi)，氧(yang)官能團(tuan)從活性(xing)炭表面(mian)(mian)分(fen)(fen)(fen)解解吸(xi)CO 2和(he)(he)CO，大(da)多數溫(wen)度(du)(du)高達1000℃。分(fen)(fen)(fen)解溫(wen)度(du)(du)和(he)(he)吸(xi)體積分(fen)(fen)(fen)別取決于氧(yang)組的(de)類(lei)型和(he)(he)活性(xing)炭表面(mian)(mian)的(de)密(mi)度(du)(du)。羧基和(he)(he)內酯分(fen)(fen)(fen)別在較低和(he)(he)較高的(de)溫(wen)度(du)(du)下分(fen)(fen)(fen)解CO 二、苯酚、堿、醚和(he)(he)奎寧起源于CO，羧酸酐(gan)基團(tuan)同(tong)(tong)時(shi)釋(shi)放CO和(he)(he)CO 2或連續地。TPD在某種程(cheng)度(du)(du)上(shang)，分(fen)(fen)(fen)配溫(wen)度(du)(du)是不同(tong)(tong)的(de)。

　　TPD光譜(pu)下的(de)曲線(以(yi)(yi)ABC表(biao)示)面(mian)(mian)積可(ke)用作氧(yang)(yang)(yang)化(hua)指(zhi)數。較高的(de)ABC指(zhi)數表(biao)示氧(yang)(yang)(yang)化(hua)程度(du)(du)(du)。該指(zhi)標如(ru)上圖所示，ABC硝(xiao)酸(suan)濃度(du)(du)(du)、時(shi)間或(huo)溫度(du)(du)(du)的(de)增加也相(xiang)應(ying)地(di)表(biao)明硝(xiao)酸(suan)濃度(du)(du)(du)的(de)增加ABC氧(yang)(yang)(yang)組(zu)的(de)后的(de)氧(yang)(yang)(yang)組(zu)密度(du)(du)(du)。從表(biao)2和(he)表(biao) 5 從右列(lie)可(ke)以(yi)(yi)看出，硝(xiao)酸(suan)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)條(tiao)件對活性炭的(de)結構和(he)表(biao)面(mian)(mian)化(hua)學性質有相(xiang)同的(de)影響。這一事(shi)實表(biao)明，表(biao)面(mian)(mian)氧(yang)(yang)(yang)基團的(de)增加和(he)表(biao)面(mian)(mian)積的(de)減少可(ke)能是由于同樣的(de)原因(yin)。

　　不同條件(jian)下的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硝酸(suan)。雖然表面積(ji)的(de)(de)(de)增加和(he)/或孔隙體積(ji)的(de)(de)(de)硝酸(suan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)已被報道用于(yu)交流，但研究(jiu)表明，即使在(zai)輕(qing)度氧(yang)(yang)化(hua)(hua)中，硝酸(suan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)后活性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)比表面積(ji)和(he)孔/微孔體積(ji)也會損失。硝酸(suan)還能(neng)(neng)產生大(da)量的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)官(guan)能(neng)(neng)團(tuan)，尤(you)其(qi)是(shi)酸(suan)官(guan)能(neng)(neng)團(tuan)。得到的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)，然而，表明氧(yang)(yang)化(hua)(hua)程度對活性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)結(jie)構和(he)表面化(hua)(hua)學性(xing)(xing)質的(de)(de)(de)影響，遵循相同的(de)(de)(de)趨勢。