活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人(ren)(ren)類活動的(de)(de)(de)激增導致了環(huan)境(jing)中農(nong)業廢(fei)物(wu)的(de)(de)(de)增加。我們(men)(men)研究了鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰殼制備的(de)(de)(de)活性炭催化性能的(de)(de)(de)影響。大(da)多(duo)數時(shi)候，這(zhe)些材料直接放(fang)置在環(huan)境(jing)中，會導致有機物(wu)的(de)(de)(de)過度積累。雖然這(zhe)類污染物(wu)是可(ke)生物(wu)降(jiang)解(jie)的(de)(de)(de)，但(dan)其(qi)礦(kuang)化需要很長時(shi)間。此外，由于人(ren)(ren)類活動較大(da)，自然循環(huan)越來(lai)越困難。克服這(zhe)一問題的(de)(de)(de)一個有吸引力(li)的(de)(de)(de)選擇是使用(yong)固體廢(fei)物(wu)作為能源或(huo)原(yuan)料來(lai)獲得高(gao)價(jia)值(zhi)的(de)(de)(de)產品，如(ru)活性炭。它們(men)(men)可(ke)以從椰殼、木材、油、泥(ni)炭、焦炭、獸骨(gu)、種子(zi)、鋸屑、稻殼和(he)聚合(he)物(wu)等各種材料中制備。

　　由(you)于活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有(you)穩定的(de)物理化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質、高硬度(du)、耐熱(re)性(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)和(he)導電性(xing)(xing)、耐酸堿(jian)性(xing)(xing)和(he)功能基(ji)團，近年來引起(qi)了人們的(de)關注(zhu)。在(zai)制備活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)時，可以控制表(biao)面(mian)積(ji)(ji)、吸(xi)附(fu)離子的(de)吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)和(he)高比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)(ji)。由(you)于這些特(te)性(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)已(yi)應(ying)用(yong)于氣體或液體吸(xi)附(fu)、化(hua)學(xue)回收凈(jing)化(hua)、燃料(liao)電池儲(chu)氫等多個領域。此外，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)還被用(yong)作(zuo)各種反應(ying)中的(de)催(cui)化(hua)劑和(he)載體，如乙(yi)苯(ben)脫(tuo)氫、苯(ben)酚(fen)和(he)硝酸鹽或有(you)機染料(liao)。

　　讓我(wo)們來看(kan)看(kan)鐵(tie)(tie)含(han)量對活性(xing)(xing)炭(tan)催化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)影響。我(wo)們發現，通過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫的(de)(de)吸(xi)附(fu)和氧化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)組合過(guo)程，鐵(tie)(tie)負(fu)荷活性(xing)(xing)炭(tan)是一種有(you)效的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。此外，負(fu)載(zai)磁(ci)赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)通過(guo)吸(xi)附(fu)有(you)效去除(chu)水(shui)(shui)溶(rong)液中(zhong)的(de)(de)人工紅色(se)。另一方面，負(fu)載(zai)鐵(tie)(tie)復合材料(liao)(liao)的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)通過(guo)芬頓反應從(cong)水(shui)(shui)溶(rong)液中(zhong)去除(chu)人工紅色(se)。本研究以(yi)椰子殼為原料(liao)(liao)制備活性(xing)(xing)炭(tan)，催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)用(yong)適當濃度的(de)(de)硝(xiao)酸鐵(tie)(tie)水(shui)(shui)溶(rong)液浸泡活性(xing)(xing)炭(tan)，*終固體(ti)達(da)到2.5、5、10和15%的(de)(de)鐵(tie)(tie)含(han)量。將系(xi)統保持攪拌(80rpm)2小時。該催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)在120oC干燥24小時，加熱(10分鐘(zhong))oC - 1)氮氣流下(100毫(hao)升分鐘(zhong))- 1)高達(da)450oC，溫度保持2小時。對椰殼活性(xing)(xing)炭(tan)對椰殼活性(xing)(xing)炭(tan)催化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)影響。去除(chu)亞(ya)甲藍時，用(yong)作織物(wu)染(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)模型化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)評估催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。

　　從(cong)實(shi)驗結果可以(yi)看出，在(zai)活性炭上形成(cheng)(cheng)(cheng)磁鐵(tie)礦(kuang)粒的方法如(ru)圖1所示。假設磁鐵(tie)礦(kuang)石顆粒主要在(zai)支撐孔(kong)內，在(zai)加熱(re)過程中由浸漬的硝酸(suan)鐵(tie)形成(cheng)(cheng)(cheng)。據信，因(yin)(yin)為起(qi)始材料中沒有Fe 2 因(yin)(yin)此(ci)，赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)首先產(chan)(chan)生物(wu)質。一(yi)段時間后，一(yi)氧化碳由活性炭產(chan)(chan)生，可以(yi)產(chan)(chan)生一(yi)些Fe 3 還(huan)原(yuan)(yuan)成(cheng)(cheng)(cheng)Fe 2 生產(chan)(chan)磁鐵(tie)礦(kuang)的物(wu)種(zhong)。然而，由于一(yi)氧化碳不能接近，一(yi)些赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)石可能仍然是顆粒的核心(xin)，因(yin)(yin)為還(huan)原(yuan)(yuan)應該從(cong)表面開始。因(yin)(yin)此(ci)，獲(huo)得的顆粒由磁鐵(tie)礦(kuang)包圍的赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)芯(xin)制成(cheng)(cheng)(cheng)。

　　所有樣品(pin)都顯示(shi)了典型的(de)微孔(kong)和介孔(kong)材(cai)料(liao)II等溫線，有磁滯回線，表(biao)示(shi)孔(kong)內毛細管冷(leng)凝，如圖(tu)2所示(shi)。樣品(pin)的(de)主要結構特(te)征(zheng)顯示(shi)在表(biao)中。可見活性(xing)炭含鐵量(liang)(liang)低(2).浸漬5%和5%不影響其結構性(xing)質。這(zhe)一發現表(biao)明(ming)，與(yu)(yu)圖(tu)1結果一致(zhi)，活性(xing)炭支撐物的(de)孔(kong)堵(du)塞可以忽(hu)略不計。然(ran)而，較高量(liang)(liang)的(de)鐵(10%和15%)的(de)活性(xing)炭導致(zhi)比表(biao)面積大幅度下(xia)降，這(zhe)與(yu)(yu)微孔(kong)面積和體(ti)積的(de)減少密切相關。這(zhe)證實了假設(she)大部(bu)分(fen)(fen)氧化(hua)鐵沉積在孔(kong)中，其他部(bu)分(fen)(fen)堵(du)塞孔(kong)。

　　結論(lun):椰(ye)殼成功(gong)制備了(le)不(bu)同鐵(tie)(tie)量(liang)(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭樣品提供(gong)了(le)減少環(huan)境中農業廢物的(de)(de)可能性(xing)(xing)(xing)。固體(ti)(ti)根(gen)據鐵(tie)(tie)的(de)(de)存(cun)在和數量(liang)(liang)顯示不(bu)同的(de)(de)結構和還(huan)原性(xing)(xing)(xing)質。除赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)制成的(de)(de)不(bu)良鐵(tie)(tie)樣(2).除5%外，發現磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)顆粒有(you)(you)赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯，其(qi)尺寸(28-34nm)隨(sui)著固體(ti)(ti)鐵(tie)(tie)量(liang)(liang)的(de)(de)增加而增加。這(zhe)些活性(xing)(xing)(xing)炭可以(yi)從(cong)水溶液中去除88%的(de)(de)亞甲(jia)基藍，主要是(shi)通過被(bei)認為比芬(fen)頓反(fan)應更(geng)快的(de)(de)染料吸附。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)固體(ti)(ti)是(shi)*活躍的(de)(de)，可以(yi)與表面(mian)鐵(tie)(tie)的(de)(de)*大量(liang)(liang)有(you)(you)關，促進芬(fen)頓反(fan)應，并在活性(xing)(xing)(xing)炭表面(mian)形(xing)成一個新(xin)的(de)(de)官能團，可以(yi)吸收亞甲(jia)藍。制備和使用這(zhe)些活性(xing)(xing)(xing)炭催化(hua)劑有(you)(you)助于克服環(huan)境中有(you)(you)機(ji)廢物減少和維護水資(zi)源的(de)(de)紡織廢水凈化(hua)兩個問題(ti)。