活性炭催化(hua)(hua)分解過氧化(hua)(hua)氫

　　動力學研究活(huo)性炭(tan)催化(hua)分解(jie)過氧化(hua)氫(qing)。實(shi)驗研究了反應物(wu)濃度(du)(du)和溫度(du)(du)的(de)影響(xiang)。動力學數據通過初始反應速(su)率的(de)差異方法進行評估。過氧化(hua)氫(qing)由(you)于分子(zi)的(de)高反應性和反應中間體的(de)氧化(hua)能(neng)力(DCPH)催化(hua)分解(jie)研究廣泛(fan)應用于均相和非均相。在(zai)固體表面，不同的(de)氧化(hua)態(tai)和/或(huo)(huo)形成絡合物(wu)可能(neng)發(fa)生在(zai)堿性或(huo)(huo)還原性活(huo)性位點或(huo)(huo)與金屬離子(zi)有關(guan)的(de)位置，如鐵、錳、銅(tong)、鈷和釩(fan)。

　　過(guo)氧(yang)化氫實(shi)驗部分(fen)活性(xing)炭(tan)催化分(fen)解

　　實驗采用過氧化(hua)氫30%、活性炭碘值1000、亞甲藍21、35、表征官能團(tuan)。x10 -1m當量克-1，內酯(zhi)2，44×10 -1 meq g -1，苯酚(fen)1,51×10 -1 meq g -1.基化(hua)合物1，24×10 -2meq g -1.總堿(jian)性基團(tuan)1.12meqg-1。

　　方法

　　過氧化氫反應在(zai)溫度(du)控制的雙壁玻璃池中(zhong)進(jin)行。然后用差壓(ya)傳感器測量(liang)氣(qi)壓(ya)。為(wei)了計算時(shi)間(jian)函(han)數(shu)產生的分子氧量(liang)，校正壓(ya)力(li)數(shu)據，考慮氣(qi)體的水蒸(zheng)氣(qi)壓(ya)力(li)、氧溶解度(du)和亨利(li)常數(shu)作為(wei)溫度(du)函(han)數(shu)。

　　反應混合(he)物始終保持在50歲mL。過氧(yang)化(hua)氫(qing)的反應始于加(jia)入(ru)與活性(xing)碳水混合(he)物相同(tong)的過氧(yang)化(hua)氫(qing)溶液。

　　為了獲得更多關于活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)信息，研究了其酸性(xing)(xing)(xing)(xing)、堿性(xing)(xing)(xing)(xing)和氧(yang)(yang)化(hua)(hua)還(huan)原(yuan)性(xing)(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)溶液pH影響(xiang)過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫中活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)修飾。 。反應混合物(wu)和過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)(du)為0.100mol L固定組合物(wu)-1和CAT等于2,00x10 -3克·毫升-1 在298K在2-10個溫度(du)(du)下發(fa)現pH初始反應速率(lv)在單位溶液范圍內沒有顯著變(bian)化(hua)(hua)。該(gai)結(jie)(jie)果與Bohem滴定法給出的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)中官能團(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)(de)組成是一致的(de)(de)(de)(de)，其中活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)酸基(ji)團(tuan)(tuan)與堿基(ji)團(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)(de)比例很低。高錳酸鉀、過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫等強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)劑會極(ji)大地改變(bian)影響(xiang)過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫的(de)(de)(de)(de)表(biao)面（圖1），從而推斷活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面還(huan)原(yuan)基(ji)團(tuan)(tuan)作為過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)點。以下方法對活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面進行化(hua)(hua)學(xue)處理：HNO3濃(nong)度(du)(du)5mol L-1 6個小時(shi)，用KMnO 4濃(nong)度(du)(du)0.08mol L-1在酸H 2 SO 4 濃(nong)度(du)(du)為0.5mol L-1 4小時(shi)用H 2 ? 2 的(de)(de)(de)(de)30r小時(shi)。在每(mei)次處理結(jie)(jie)束時(shi)，將(jiang)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)放(fang)入索氏(shi)提取器(qi)一周，直到保證恒(heng)定pH值(zhi)。*后，110活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)℃干(gan)燥(zao)至重量不再(zai)減(jian)輕，然(ran)后儲(chu)存在干(gan)燥(zao)器(qi)中。

　　討論實驗結果

　　質量比活性炭體積的變化

　　在(zai)中，過(guo)氧化物(wu)(wu)的(de)初(chu)始濃度被化時(shi)，過(guo)氧化物(wu)(wu)的(de)初(chu)始濃度被認為是(shi)，(a)中1,60x10 -1 mol L-1和( b)在(zai)298K的(de)溫度下為7.92×10 -2 mol L -1。相(xiang)對于(yu)活(huo)性炭(tan)的(de)質量-體積獲得反應順(shun)序(xu)是(shi)一個和表觀(guan)速(su)率常數，? VEL，是(shi)約0.11毫(hao)升克-1小(xiao)(xiao)號(hao)-198 K(0.12毫(hao)升克-1 小(xiao)(xiao)號(hao)-1時(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 1,60x10 -1 mol-1和0.10毫(hao)升克-1小(xiao)(xiao)號(hao)-1小(xiao)(xiao)時(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 7,92x10 -2molL -1)。

　　當(dang)活性(xing)炭(CAT)質量-體積比:(1)1.0×10 -3克(ke)毫升- 1，(b)2.0×10 -3 g mL -1和(c)4.0×10 -3 g mL -1，溫(wen)度(du)為298 K.

　　溫度的影響

　　中(zhong)溫度(du)(du)的作用取決(jue)于(yu)活性炭在過氧(yang)化氫初始濃度(du)(du)時的質量-體積(ji)比為(wei)200x10 -3克·毫升-1。

　　活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭實(shi)驗(yan)給出的(de)證(zheng)據表(biao)(biao)明(ming)，過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)在(zai)(zai)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭表(biao)(biao)面分解過(guo)(guo)(guo)程中的(de)化(hua)(hua)學反應也表(biao)(biao)明(ming)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)點對應于減少堿(jian)性(xing)(xing)(xing)官(guan)能團或(huo)，因(yin)為(wei)當活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭和強氧化(hua)(hua)劑(ji)像高(gao)錳酸鉀(jia)和過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)一樣(yang)處理(li)時，過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)的(de)分解率顯著下(xia)降（圖1）。通過(guo)(guo)(guo)研究過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)的(de)初(chu)(chu)始(shi)速(su)度(du)(du)，在(zai)(zai)初(chu)(chu)始(shi)濃度(du)(du)過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)物和初(chu)(chu)始(shi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)數(shu)量和溫度(du)(du)的(de)廣(guang)泛影響(xiang)下(xia)獲(huo)得(de)的(de)大量實(shi)驗(yan)數(shu)據通過(guo)(guo)(guo)平均典(dian)型反應速(su)率得(de)到反應，使每(mei)個(ge)試劑(ji)為(wei)1.0，用(yong)約27千(qian)焦(jiao)mol的(de)活(huo)化(hua)(hua)能-1。雖然這(zhe)些(xie)結果證(zheng)明(ming)了過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)的(de)偽一階(jie)定律是正(zheng)確的(de)，但他們不知道所研究的(de)系(xi)統(tong)的(de)異(yi)質(zhi)性(xing)(xing)(xing)。*后(hou)，實(shi)驗(yan)數(shu)據可以(yi)通過(guo)(guo)(guo)考慮系(xi)統(tong)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)的(de)動力(li)學方(fang)程來證(zheng)明(ming)，例如Langmuir-Hinshelwood方(fang)程令人(ren)滿意地處理(li)。在(zai)(zai)這(zhe)些(xie)條件下(xia)，活(huo)化(hua)(hua)能力(li)約為(wei)40千(qian)焦(jiao)mol -1。這(zhe)項工作表(biao)(biao)明(ming)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭分解過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)作為(wei)一種(zhong)表(biao)(biao)示改性(xing)(xing)(xing)固體催化(hua)(hua)活(huo)性(xing)(xing)(xing)的(de)技術。