通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)性(xing)炭(tan)的前體(ti)，它可(ke)能(neng)有(you)一定數量的不(bu)同類型(xing)和密度的官能(neng)團(tuan)。由煤、石油、焦炭(tan)、木材、水(shui)果石、椰(ye)子殼等制(zhi)備的活(huo)性(xing)炭(tan)主要含有(you)氧官能(neng)團(tuan)。使用富氮聚合物等活(huo)性(xing)炭(tan)前體(ti)生產的活(huo)性(xing)炭(tan)有(you)大量的氮表面基團(tuan)。

　　氧(yang)(yang)化(hua)是(shi)(shi)活(huo)性(xing)炭表(biao)面改(gai)性(xing)的(de)重要(yao)方法(fa)，是(shi)(shi)活(huo)性(xing)炭表(biao)面產生氧(yang)(yang)官(guan)能團的(de)常規方法(fa)。原因(yin)是(shi)(shi)氧(yang)(yang)化(hua)不(bu)僅可以作為(wei)某些應用的(de)*終官(guan)能化(hua)，還可以作為(wei)進一步(bu)官(guan)能化(hua)的(de)初步(bu)表(biao)面處理(li)。酸(suan)(suan)性(xing)基團有利于(yu)苯胺(an)催化(hua)濕空(kong)氣氧(yang)(yang)化(hua)，改(gai)善金屬(shu)離子和金屬(shu)物質(zhi)從(cong)溶液中的(de)吸(xi)附。另一方面，氧(yang)(yang)化(hua)被(bei)認為(wei)是(shi)(shi)錨定二胺(an)等不(bu)同有機分子的(de)初步(bu)改(gai)性(xing)。氧(yang)(yang)化(hua)通常分為(wei)干濕過程。水(shui)蒸氣、氧(yang)(yang)氣、二氧(yang)(yang)化(hua)碳、臭氧(yang)(yang)等氧(yang)(yang)化(hua)氣體在高溫(wen)(wen)下氧(yang)(yang)化(hua)(> 700°C)濕式氧(yang)(yang)化(hua)液氧(yang)(yang)化(hua)劑(ji)溫(wen)(wen)和(20-100℃)在溫(wen)(wen)度下進行測試。硝酸(suan)(suan)鹽、硫酸(suan)(suan)鹽、過氧(yang)(yang)化(hua)氫和過硫酸(suan)(suan)銨(an)是(shi)(shi)報(bao)告中*常見(jian)的(de)液體氧(yang)(yang)化(hua)劑(ji)。

　　氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)型(xing)、濃度、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)時間和(he)(he)溫(wen)度指定(ding)了氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)嚴重性，并(bing)確定(ding)了對活(huo)(huo)性炭(tan)紋理和(he)(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)學性質的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)。值得(de)注(zhu)意(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)是，碳材料的(de)(de)(de)(de)(de)制備(bei)和(he)(he)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)起源(yuan)以及影(ying)響(xiang)(xiang)活(huo)(huo)性炭(tan)變化(hua)(hua)(hua)(hua)程度的(de)(de)(de)(de)(de)歷史。因(yin)此，報(bao)告(gao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)影(ying)響(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)差(cha)異是合理的(de)(de)(de)(de)(de)。例(li)如(ru)(ru)，一(yi)些研(yan)究人(ren)員(yuan)報(bao)告(gao)說，濕(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)減(jian)少了活(huo)(huo)性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)積，而(er)另一(yi)些報(bao)告(gao)顯示了不變或增加的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)積。據報(bao)道(dao)，如(ru)(ru)果活(huo)(huo)性炭(tan)在(zai)低溫(wen)下啟動，它可以通過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)結(jie)構獲得(de)更嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)。與活(huo)(huo)性炭(tan)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)相比，前者在(zai)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程中(zhong)受損。另一(yi)方(fang)面(mian)(mian)，上述參數也會影(ying)響(xiang)(xiang)氧(yang)(yang)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)型(xing)和(he)(he)密度。研(yan)究人(ren)員(yuan)報(bao)告(gao)說，硝酸處理可能是增加羧基(ji)和(he)(he)酚(fen)類(lei)基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)好(hao)方(fang)法。活(huo)(huo)性炭(tan)是廢椰(ye)殼(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)合適來(lai)源(yuan)。本(ben)研(yan)究的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是了解(jie)椰(ye)殼(ke)活(huo)(huo)性炭(tan)對硝酸鹽的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)。

　　為了研究活(huo)性炭表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)化學和(he)(he)程(cheng)序加(jia)(jia)熱脫附(TPD)2720(儀(yi)器)采(cai)用化學吸附。用溫(wen)(wen)度(du)(du)程(cheng)序解(jie)吸(TPD)。He溫(wen)(wen)度(du)(du)梯度(du)(du)的(de)(de)流速分別(bie)為25 mL min -1和(he)(he)5°C min -1.監測和(he)(he)記錄裝(zhuang)置的(de)(de)熱電(dian)導檢測器(TCD)信(xin)號以解(jie)釋AC表(biao)面(mian)(mian)化學。在惰性氣(qi)體氣(qi)氛中加(jia)(jia)熱活(huo)性炭時(shi)，氧(yang)官能團從活(huo)性炭表(biao)面(mian)(mian)分解(jie)解(jie)吸CO 2和(he)(he)CO，大(da)多數溫(wen)(wen)度(du)(du)高(gao)(gao)達(da)1000℃。分解(jie)溫(wen)(wen)度(du)(du)和(he)(he)吸體積分別(bie)取決于氧(yang)組的(de)(de)類型和(he)(he)活(huo)性炭表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)密度(du)(du)。羧(suo)基和(he)(he)內酯分別(bie)在較低和(he)(he)較高(gao)(gao)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)下分解(jie)CO 二、苯酚、堿、醚和(he)(he)奎(kui)寧起源(yuan)于CO，羧(suo)酸酐(gan)基團同時(shi)釋放CO和(he)(he)CO 2或連續地(di)。TPD在某(mou)種程(cheng)度(du)(du)上，分配溫(wen)(wen)度(du)(du)是不同的(de)(de)。

　　TPD光譜下的(de)(de)曲(qu)線(以ABC表(biao)(biao)(biao)示)面(mian)(mian)(mian)積(ji)可用作氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)指數。較高(gao)的(de)(de)ABC指數表(biao)(biao)(biao)示氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)程(cheng)度(du)。該(gai)指標如上圖所示，ABC硝(xiao)酸(suan)(suan)濃度(du)、時間或溫(wen)度(du)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)也相應地表(biao)(biao)(biao)明硝(xiao)酸(suan)(suan)濃度(du)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)ABC氧(yang)(yang)(yang)組的(de)(de)后的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)組密度(du)。從(cong)表(biao)(biao)(biao)2和(he)表(biao)(biao)(biao) 5 從(cong)右列可以看(kan)出，硝(xiao)酸(suan)(suan)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)條件對活(huo)性炭的(de)(de)結構和(he)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)化(hua)(hua)學(xue)性質(zhi)有(you)相同的(de)(de)影響。這(zhe)一(yi)事實表(biao)(biao)(biao)明，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)氧(yang)(yang)(yang)基團(tuan)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)和(he)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積(ji)的(de)(de)減少可能是由于同樣的(de)(de)原因。

　　不同條件下的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)氧(yang)化(hua)硝酸。雖然表(biao)(biao)面積的(de)(de)增加和(he)/或孔隙體積的(de)(de)硝酸氧(yang)化(hua)已被報道用于交(jiao)流，但研(yan)究表(biao)(biao)明(ming)，即(ji)使在輕度(du)(du)氧(yang)化(hua)中(zhong)，硝酸氧(yang)化(hua)后活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)比表(biao)(biao)面積和(he)孔/微孔體積也(ye)會損失。硝酸還(huan)能產生(sheng)大量的(de)(de)氧(yang)官能團(tuan)(tuan)，尤其是酸官能團(tuan)(tuan)。得到的(de)(de)結果，然而，表(biao)(biao)明(ming)氧(yang)化(hua)程(cheng)度(du)(du)對活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)結構和(he)表(biao)(biao)面化(hua)學性(xing)(xing)質的(de)(de)影響，遵循相(xiang)同的(de)(de)趨勢。