活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類活(huo)動的(de)(de)(de)激(ji)增導致(zhi)了環境(jing)中(zhong)(zhong)農業廢物的(de)(de)(de)增加。我們(men)(men)研(yan)究(jiu)了鐵含量(2.5、5、10、15%)對(dui)椰(ye)殼(ke)(ke)制(zhi)備的(de)(de)(de)活(huo)性炭催化性能的(de)(de)(de)影響。大多數時候，這些材(cai)料直接(jie)放置在環境(jing)中(zhong)(zhong)，會導致(zhi)有(you)機物的(de)(de)(de)過度積累。雖然這類污(wu)染物是可生(sheng)物降解的(de)(de)(de)，但(dan)其礦化需要(yao)很長時間。此外，由于人類活(huo)動較(jiao)大，自(zi)然循(xun)環越來(lai)越困(kun)難。克服這一問(wen)題(ti)的(de)(de)(de)一個有(you)吸引(yin)力(li)的(de)(de)(de)選擇是使(shi)用固體廢物作為能源(yuan)或原料來(lai)獲(huo)得高價(jia)值的(de)(de)(de)產品，如活(huo)性炭。它們(men)(men)可以從椰(ye)殼(ke)(ke)、木材(cai)、油(you)、泥炭、焦炭、獸骨、種(zhong)子、鋸(ju)屑、稻殼(ke)(ke)和聚合(he)物等各種(zhong)材(cai)料中(zhong)(zhong)制(zhi)備。

　　由(you)(you)于(yu)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)具有(you)(you)穩定的(de)物(wu)理(li)化(hua)學性(xing)(xing)(xing)(xing)質、高硬度、耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)導電性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐酸堿性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)功能基(ji)團(tuan)，近(jin)年來引起(qi)了人們的(de)關注。在制備活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)時(shi)，可以控制表(biao)面積、吸附(fu)離子的(de)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)高比表(biao)面積。由(you)(you)于(yu)這(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)已應用于(yu)氣體或(huo)(huo)液體吸附(fu)、化(hua)學回(hui)收凈化(hua)、燃(ran)料(liao)(liao)電池(chi)儲氫(qing)等(deng)多個領(ling)域。此(ci)外，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)還被用作各種反應中(zhong)的(de)催(cui)化(hua)劑和(he)載體，如乙苯脫氫(qing)、苯酚和(he)硝酸鹽或(huo)(huo)有(you)(you)機(ji)染料(liao)(liao)。

　　讓我(wo)們來(lai)看看鐵含(han)量(liang)對(dui)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)催(cui)化(hua)性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。我(wo)們發現，通(tong)過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)氫的(de)(de)吸(xi)附(fu)和氧化(hua)的(de)(de)組(zu)合過(guo)(guo)(guo)程，鐵負荷活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)是一(yi)(yi)種有(you)效的(de)(de)催(cui)化(hua)劑(ji)。此外，負載(zai)磁(ci)赤鐵礦的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)可以通(tong)過(guo)(guo)(guo)吸(xi)附(fu)有(you)效去除水溶(rong)(rong)液中(zhong)的(de)(de)人工(gong)紅色(se)。另一(yi)(yi)方面，負載(zai)鐵復合材料的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)可以通(tong)過(guo)(guo)(guo)芬頓反應從水溶(rong)(rong)液中(zhong)去除人工(gong)紅色(se)。本研究以椰(ye)子(zi)殼(ke)(ke)為(wei)原料制備活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)，催(cui)化(hua)劑(ji)用適(shi)當(dang)濃(nong)度的(de)(de)硝酸鐵水溶(rong)(rong)液浸泡活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)，*終(zhong)固體達(da)到2.5、5、10和15%的(de)(de)鐵含(han)量(liang)。將系統(tong)保持(chi)攪拌(80rpm)2小時。該催(cui)化(hua)劑(ji)在120oC干燥24小時，加熱(10分鐘(zhong))oC - 1)氮(dan)氣流下(xia)(100毫升分鐘(zhong))- 1)高達(da)450oC，溫度保持(chi)2小時。對(dui)椰(ye)殼(ke)(ke)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)對(dui)椰(ye)殼(ke)(ke)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)催(cui)化(hua)性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。去除亞甲藍時，用作織(zhi)物染(ran)料的(de)(de)模型(xing)化(hua)合物評估(gu)催(cui)化(hua)劑(ji)。

　　從(cong)實驗結果可(ke)以看出(chu)，在活性炭上(shang)形(xing)成磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)粒(li)(li)的方法(fa)如圖1所示。假(jia)設磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石(shi)顆粒(li)(li)主要(yao)在支(zhi)撐孔內，在加(jia)熱過程中由浸(jin)漬(zi)的硝(xiao)酸鐵(tie)形(xing)成。據信，因為起始材料中沒有Fe 2 因此(ci)，赤(chi)(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)首先產(chan)生(sheng)物質(zhi)。一(yi)(yi)段時間后，一(yi)(yi)氧(yang)化(hua)(hua)碳由活性炭產(chan)生(sheng)，可(ke)以產(chan)生(sheng)一(yi)(yi)些Fe 3 還(huan)(huan)原成Fe 2 生(sheng)產(chan)磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)的物種。然(ran)而，由于一(yi)(yi)氧(yang)化(hua)(hua)碳不(bu)能接近，一(yi)(yi)些赤(chi)(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石(shi)可(ke)能仍然(ran)是(shi)顆粒(li)(li)的核心，因為還(huan)(huan)原應該從(cong)表面開(kai)始。因此(ci)，獲得的顆粒(li)(li)由磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)包圍的赤(chi)(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)芯(xin)制成。

　　所有樣品(pin)(pin)都顯(xian)示了典型的(de)微(wei)孔(kong)和介(jie)孔(kong)材料II等溫線(xian)(xian)，有磁滯(zhi)回線(xian)(xian)，表(biao)示孔(kong)內毛(mao)細管冷凝，如圖2所示。樣品(pin)(pin)的(de)主要(yao)結(jie)構特征顯(xian)示在(zai)表(biao)中。可見活性(xing)(xing)(xing)炭含鐵(tie)量(liang)低(2).浸漬5%和5%不影響其結(jie)構性(xing)(xing)(xing)質。這一發現表(biao)明，與(yu)圖1結(jie)果一致(zhi)，活性(xing)(xing)(xing)炭支(zhi)撐(cheng)物的(de)孔(kong)堵(du)塞(sai)可以忽略(lve)不計。然而，較高量(liang)的(de)鐵(tie)(10%和15%)的(de)活性(xing)(xing)(xing)炭導(dao)致(zhi)比表(biao)面積(ji)大幅度下降，這與(yu)微(wei)孔(kong)面積(ji)和體積(ji)的(de)減少密(mi)切(qie)相(xiang)關。這證實了假(jia)設大部分氧化鐵(tie)沉積(ji)在(zai)孔(kong)中，其他部分堵(du)塞(sai)孔(kong)。

　　結(jie)論:椰殼成(cheng)功制備了(le)不(bu)同鐵(tie)(tie)量(2).5、5、10、15%的(de)(de)活(huo)性(xing)炭樣品提供了(le)減少環(huan)境(jing)中農業廢(fei)物(wu)的(de)(de)可(ke)(ke)能性(xing)。固(gu)(gu)體(ti)根據鐵(tie)(tie)的(de)(de)存(cun)在和數量顯示(shi)不(bu)同的(de)(de)結(jie)構和還原性(xing)質。除赤(chi)鐵(tie)(tie)礦制成(cheng)的(de)(de)不(bu)良鐵(tie)(tie)樣(2).除5%外，發現磁鐵(tie)(tie)礦顆粒有赤(chi)鐵(tie)(tie)礦芯，其尺寸(28-34nm)隨著固(gu)(gu)體(ti)鐵(tie)(tie)量的(de)(de)增(zeng)(zeng)加而增(zeng)(zeng)加。這些活(huo)性(xing)炭可(ke)(ke)以(yi)從水(shui)溶(rong)液中去除88%的(de)(de)亞(ya)甲基藍，主要是(shi)通過被認為比芬(fen)頓(dun)反(fan)應更快(kuai)的(de)(de)染料吸附(fu)。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)固(gu)(gu)體(ti)是(shi)*活(huo)躍的(de)(de)，可(ke)(ke)以(yi)與表面(mian)鐵(tie)(tie)的(de)(de)*大量有關(guan)，促進芬(fen)頓(dun)反(fan)應，并在活(huo)性(xing)炭表面(mian)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)新的(de)(de)官能團，可(ke)(ke)以(yi)吸收(shou)亞(ya)甲藍。制備和使用這些活(huo)性(xing)炭催化劑有助于克服環(huan)境(jing)中有機廢(fei)物(wu)減少和維護水(shui)資(zi)源的(de)(de)紡織(zhi)廢(fei)水(shui)凈化兩個(ge)問題(ti)。