通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據(ju)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的前(qian)體(ti)(ti)，它(ta)可能(neng)有(you)一(yi)定數量的不同(tong)類型和密(mi)度的官能(neng)團。由煤、石油、焦(jiao)炭(tan)、木材、水果石、椰子殼等制備(bei)的活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)主要含(han)有(you)氧官能(neng)團。使用富氮(dan)聚(ju)合物等活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)前(qian)體(ti)(ti)生產(chan)的活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)有(you)大量的氮(dan)表(biao)面基團。

　　氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)活性(xing)炭表面改(gai)(gai)性(xing)的重要方法，是(shi)活性(xing)炭表面產生氧(yang)(yang)(yang)(yang)官(guan)能團的常規方法。原因是(shi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)作為某些應用的*終官(guan)能化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，還可(ke)以(yi)作為進一步(bu)(bu)官(guan)能化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的初步(bu)(bu)表面處理。酸性(xing)基團有(you)利于苯胺催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)濕(shi)空氣(qi)(qi)(qi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，改(gai)(gai)善金屬(shu)離(li)子和金屬(shu)物質從溶液中的吸附。另一方面，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)被認為是(shi)錨定(ding)二胺等不(bu)同(tong)有(you)機(ji)分子的初步(bu)(bu)改(gai)(gai)性(xing)。氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)通常分為干濕(shi)過程(cheng)。水蒸氣(qi)(qi)(qi)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳、臭氧(yang)(yang)(yang)(yang)等氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)在高溫下氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕(shi)式氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)液氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑溫和(20-100℃)在溫度下進行測試(shi)。硝酸鹽、硫(liu)酸鹽、過氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)和過硫(liu)酸銨是(shi)報告中*常見的液體(ti)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑。

　　氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)類型、濃度、氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)時間和(he)溫(wen)(wen)度指定了氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)嚴(yan)重性(xing)，并確定了對活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)紋理和(he)化(hua)(hua)(hua)學(xue)性(xing)質的(de)(de)影(ying)響(xiang)。值得注意(yi)的(de)(de)是，碳材料的(de)(de)制備和(he)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)起(qi)源(yuan)以及影(ying)響(xiang)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)變化(hua)(hua)(hua)程度的(de)(de)歷史。因此，報(bao)告(gao)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)影(ying)響(xiang)的(de)(de)差異是合(he)理的(de)(de)。例如，一些(xie)研究(jiu)人員報(bao)告(gao)說，濕氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)減少了活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)表面(mian)積，而另(ling)一些(xie)報(bao)告(gao)顯示了不(bu)變或增加(jia)的(de)(de)表面(mian)積。據(ju)報(bao)道，如果活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)在低溫(wen)(wen)下啟動，它可(ke)以通過氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)結構獲得更(geng)嚴(yan)重的(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)。與活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)高溫(wen)(wen)相比，前者在氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)過程中(zhong)受損。另(ling)一方面(mian)，上述(shu)參數(shu)也會影(ying)響(xiang)氧(yang)(yang)(yang)團(tuan)(tuan)的(de)(de)類型和(he)密度。研究(jiu)人員報(bao)告(gao)說，硝酸(suan)(suan)處理可(ke)能是增加(jia)羧基和(he)酚類基團(tuan)(tuan)的(de)(de)好方法。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)是廢椰殼的(de)(de)合(he)適來(lai)源(yuan)。本研究(jiu)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是了解(jie)椰殼活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)對硝酸(suan)(suan)鹽的(de)(de)作用(yong)。

　　為了研究活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)化學和(he)(he)(he)程(cheng)(cheng)序(xu)加(jia)熱(re)脫附(TPD)2720(儀器)采(cai)用(yong)化學吸(xi)(xi)附。用(yong)溫(wen)度(du)程(cheng)(cheng)序(xu)解吸(xi)(xi)(TPD)。He溫(wen)度(du)梯度(du)的(de)(de)(de)流(liu)速分別(bie)為25 mL min -1和(he)(he)(he)5°C min -1.監測(ce)和(he)(he)(he)記錄裝置的(de)(de)(de)熱(re)電導檢測(ce)器(TCD)信號以解釋AC表(biao)面(mian)化學。在惰性(xing)(xing)氣體(ti)氣氛中加(jia)熱(re)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)時，氧(yang)官(guan)能團從活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)分解解吸(xi)(xi)CO 2和(he)(he)(he)CO，大多數溫(wen)度(du)高(gao)(gao)達1000℃。分解溫(wen)度(du)和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)體(ti)積分別(bie)取決(jue)于氧(yang)組的(de)(de)(de)類型和(he)(he)(he)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)密度(du)。羧基和(he)(he)(he)內酯分別(bie)在較低和(he)(he)(he)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)下分解CO 二(er)、苯(ben)酚、堿、醚和(he)(he)(he)奎寧起源(yuan)于CO，羧酸酐(gan)基團同(tong)時釋放CO和(he)(he)(he)CO 2或連續(xu)地。TPD在某種(zhong)程(cheng)(cheng)度(du)上(shang)，分配溫(wen)度(du)是(shi)不同(tong)的(de)(de)(de)。

　　TPD光譜下(xia)的(de)(de)曲線(以ABC表(biao)示)面(mian)積(ji)可用作氧(yang)化(hua)指(zhi)數。較高的(de)(de)ABC指(zhi)數表(biao)示氧(yang)化(hua)程度。該指(zhi)標如上圖所(suo)示，ABC硝(xiao)酸濃度、時間(jian)或溫度的(de)(de)增加也相應地表(biao)明硝(xiao)酸濃度的(de)(de)增加ABC氧(yang)組(zu)的(de)(de)后的(de)(de)氧(yang)組(zu)密度。從表(biao)2和表(biao) 5 從右列可以看出，硝(xiao)酸氧(yang)化(hua)條件對(dui)活(huo)性炭的(de)(de)結構和表(biao)面(mian)化(hua)學性質有相同(tong)的(de)(de)影響。這一事實表(biao)明，表(biao)面(mian)氧(yang)基(ji)團(tuan)的(de)(de)增加和表(biao)面(mian)積(ji)的(de)(de)減少可能(neng)是由于同(tong)樣的(de)(de)原因(yin)。

　　不(bu)同條件下(xia)的活(huo)性(xing)炭氧化(hua)(hua)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)。雖然表(biao)面(mian)積(ji)(ji)的增加和(he)/或孔隙體積(ji)(ji)的硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)氧化(hua)(hua)已被報道(dao)用(yong)于交(jiao)流，但研究表(biao)明，即(ji)使在輕(qing)度(du)氧化(hua)(hua)中，硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)氧化(hua)(hua)后(hou)活(huo)性(xing)炭的比表(biao)面(mian)積(ji)(ji)和(he)孔/微孔體積(ji)(ji)也會損失。硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)還(huan)能(neng)產生大量的氧官能(neng)團，尤其是酸(suan)(suan)(suan)官能(neng)團。得到的結果(guo)，然而，表(biao)明氧化(hua)(hua)程度(du)對活(huo)性(xing)炭的結構和(he)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學性(xing)質的影響，遵循(xun)相同的趨勢。