活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類(lei)活(huo)動的(de)(de)激增(zeng)導致了(le)(le)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)農業廢(fei)物(wu)(wu)的(de)(de)增(zeng)加。我們研(yan)究了(le)(le)鐵(tie)含量(2.5、5、10、15%)對椰(ye)殼制(zhi)備(bei)的(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)催化性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)影響。大(da)多數(shu)時(shi)(shi)候，這些(xie)材(cai)料(liao)直接放(fang)置(zhi)在環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)，會導致有(you)機物(wu)(wu)的(de)(de)過度積(ji)累。雖然這類(lei)污(wu)染物(wu)(wu)是可(ke)(ke)生物(wu)(wu)降解的(de)(de)，但其礦化需要很長(chang)時(shi)(shi)間。此(ci)外(wai)，由于人類(lei)活(huo)動較大(da)，自(zi)然循環(huan)(huan)越來越困難(nan)。克服這一問(wen)題的(de)(de)一個有(you)吸引力的(de)(de)選(xuan)擇是使用固體(ti)廢(fei)物(wu)(wu)作(zuo)為(wei)能(neng)(neng)源或(huo)原料(liao)來獲(huo)得高價值(zhi)的(de)(de)產(chan)品，如活(huo)性(xing)炭(tan)。它們可(ke)(ke)以從椰(ye)殼、木材(cai)、油、泥(ni)炭(tan)、焦炭(tan)、獸骨、種子、鋸屑、稻殼和聚合物(wu)(wu)等(deng)各(ge)種材(cai)料(liao)中(zhong)制(zhi)備(bei)。

　　由于(yu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭具有(you)穩定的物理化學性(xing)(xing)(xing)質、高硬度(du)、耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)導電(dian)性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)酸堿性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)功能基團，近年來(lai)引起(qi)了人(ren)們(men)的關注。在制備活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭時，可以控制表(biao)面積(ji)(ji)、吸(xi)附離子的吸(xi)附性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)高比表(biao)面積(ji)(ji)。由于(yu)這些特性(xing)(xing)(xing)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭已應用于(yu)氣體或(huo)液(ye)體吸(xi)附、化學回(hui)收凈化、燃(ran)料(liao)電(dian)池儲氫等多個領域。此外，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭還被用作各種(zhong)反(fan)應中(zhong)的催化劑和(he)(he)載體，如(ru)乙苯脫氫、苯酚和(he)(he)硝酸鹽或(huo)有(you)機染料(liao)。

　　讓我們來看看鐵(tie)(tie)含量對活性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)影響。我們發現，通過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)氫的(de)(de)吸附和氧(yang)化(hua)的(de)(de)組合過(guo)(guo)程(cheng)，鐵(tie)(tie)負荷活性(xing)(xing)炭(tan)是一種有效(xiao)的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)。此外，負載磁赤鐵(tie)(tie)礦的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)通過(guo)(guo)吸附有效(xiao)去(qu)(qu)除水溶液(ye)中的(de)(de)人(ren)工(gong)紅色(se)。另一方面(mian)，負載鐵(tie)(tie)復合材料的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)通過(guo)(guo)芬頓反應從水溶液(ye)中去(qu)(qu)除人(ren)工(gong)紅色(se)。本研究以(yi)椰(ye)(ye)子殼為原料制備活性(xing)(xing)炭(tan)，催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)用(yong)適當(dang)濃度(du)的(de)(de)硝酸鐵(tie)(tie)水溶液(ye)浸泡(pao)活性(xing)(xing)炭(tan)，*終固體達到(dao)2.5、5、10和15%的(de)(de)鐵(tie)(tie)含量。將系統(tong)保持(chi)(chi)攪(jiao)拌(80rpm)2小時(shi)。該催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)在120oC干燥24小時(shi)，加熱(re)(10分鐘)oC - 1)氮氣流(liu)下(100毫升分鐘)- 1)高(gao)達450oC，溫度(du)保持(chi)(chi)2小時(shi)。對椰(ye)(ye)殼活性(xing)(xing)炭(tan)對椰(ye)(ye)殼活性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)影響。去(qu)(qu)除亞甲藍(lan)時(shi)，用(yong)作織(zhi)物染(ran)料的(de)(de)模型化(hua)合物評估催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)。

　　從實驗結果可以看出，在活(huo)性炭上(shang)形(xing)成(cheng)(cheng)磁(ci)(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)粒的方(fang)法如圖1所示。假設磁(ci)(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石顆(ke)粒主要在支(zhi)撐孔內，在加熱過程中(zhong)(zhong)由浸漬的硝酸(suan)鐵(tie)形(xing)成(cheng)(cheng)。據(ju)信，因(yin)為起始(shi)材料中(zhong)(zhong)沒有Fe 2 因(yin)此(ci)，赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)首先產(chan)生(sheng)物質。一(yi)段時間后，一(yi)氧(yang)化碳由活(huo)性炭產(chan)生(sheng)，可以產(chan)生(sheng)一(yi)些Fe 3 還(huan)原成(cheng)(cheng)Fe 2 生(sheng)產(chan)磁(ci)(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)的物種。然而，由于一(yi)氧(yang)化碳不能接近(jin)，一(yi)些赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石可能仍然是(shi)顆(ke)粒的核(he)心，因(yin)為還(huan)原應該從表(biao)面(mian)開始(shi)。因(yin)此(ci)，獲得(de)的顆(ke)粒由磁(ci)(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)包(bao)圍的赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)芯制(zhi)成(cheng)(cheng)。

　　所有樣(yang)品(pin)都顯(xian)示(shi)了(le)典型的(de)微孔(kong)(kong)和介孔(kong)(kong)材(cai)料II等溫線(xian)，有磁滯回線(xian)，表(biao)示(shi)孔(kong)(kong)內毛細管(guan)冷(leng)凝，如圖2所示(shi)。樣(yang)品(pin)的(de)主要結(jie)構特(te)征(zheng)顯(xian)示(shi)在(zai)表(biao)中。可(ke)見活(huo)(huo)性(xing)炭含鐵(tie)(tie)量低(2).浸漬(zi)5%和5%不(bu)影(ying)響其結(jie)構性(xing)質。這(zhe)(zhe)一發現表(biao)明(ming)，與(yu)圖1結(jie)果(guo)一致(zhi)，活(huo)(huo)性(xing)炭支(zhi)撐物的(de)孔(kong)(kong)堵(du)塞可(ke)以(yi)忽略不(bu)計。然而(er)，較高量的(de)鐵(tie)(tie)(10%和15%)的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭導致(zhi)比表(biao)面積大幅度(du)下降，這(zhe)(zhe)與(yu)微孔(kong)(kong)面積和體積的(de)減少密(mi)切相關。這(zhe)(zhe)證實了(le)假設大部分氧化鐵(tie)(tie)沉(chen)積在(zai)孔(kong)(kong)中，其他部分堵(du)塞孔(kong)(kong)。

　　結(jie)論:椰殼(ke)成(cheng)功(gong)制備了(le)不(bu)同(tong)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣品提供了(le)減少環境中農業廢(fei)物的(de)(de)(de)可(ke)(ke)能性(xing)(xing)。固(gu)體(ti)根據鐵(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)存在和(he)(he)數量(liang)顯示不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)結(jie)構和(he)(he)還原(yuan)性(xing)(xing)質(zhi)。除(chu)赤(chi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)制成(cheng)的(de)(de)(de)不(bu)良鐵(tie)(tie)(tie)(tie)樣(2).除(chu)5%外，發現磁鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)顆粒有(you)赤(chi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)芯，其尺寸(28-34nm)隨著固(gu)體(ti)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)(de)增加而增加。這(zhe)些(xie)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可(ke)(ke)以從水(shui)(shui)溶液(ye)中去除(chu)88%的(de)(de)(de)亞(ya)甲基藍，主要是(shi)通過被認為比芬頓(dun)(dun)反應更快的(de)(de)(de)染料吸附(fu)。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)15%的(de)(de)(de)固(gu)體(ti)是(shi)*活(huo)躍的(de)(de)(de)，可(ke)(ke)以與表面鐵(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)*大量(liang)有(you)關，促進芬頓(dun)(dun)反應，并在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面形成(cheng)一個(ge)新的(de)(de)(de)官能團，可(ke)(ke)以吸收亞(ya)甲藍。制備和(he)(he)使用這(zhe)些(xie)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)催化(hua)劑有(you)助于(yu)克服環境中有(you)機廢(fei)物減少和(he)(he)維護水(shui)(shui)資源的(de)(de)(de)紡織廢(fei)水(shui)(shui)凈(jing)化(hua)兩個(ge)問題(ti)。