通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根(gen)據活性炭(tan)的(de)(de)前體(ti)，它(ta)可能有(you)一定數量(liang)的(de)(de)不同類型(xing)和密度的(de)(de)官(guan)能團。由煤、石(shi)油、焦(jiao)炭(tan)、木材、水果石(shi)、椰子殼等制(zhi)備的(de)(de)活性炭(tan)主要含有(you)氧官(guan)能團。使用富氮聚合物等活性炭(tan)前體(ti)生(sheng)產的(de)(de)活性炭(tan)有(you)大量(liang)的(de)(de)氮表面基團。

　　氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)活性炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)改性的(de)(de)重要方法(fa)(fa)，是(shi)活性炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)產生氧(yang)官能(neng)(neng)團的(de)(de)常(chang)規方法(fa)(fa)。原因是(shi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)不僅可以(yi)作(zuo)為(wei)某些應用(yong)的(de)(de)*終(zhong)官能(neng)(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，還可以(yi)作(zuo)為(wei)進一步(bu)官能(neng)(neng)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)初步(bu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)處理。酸性基團有利于苯胺催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)濕(shi)空氣氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，改善(shan)金(jin)屬離子和金(jin)屬物質從(cong)溶(rong)液中的(de)(de)吸附。另一方面(mian)(mian)，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)被認為(wei)是(shi)錨定二胺等不同有機分子的(de)(de)初步(bu)改性。氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)通常(chang)分為(wei)干濕(shi)過程。水(shui)蒸氣、氧(yang)氣、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳、臭氧(yang)等氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氣體(ti)在高溫下氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕(shi)式氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)液氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑溫和(20-100℃)在溫度下進行測(ce)試(shi)。硝(xiao)酸鹽、硫酸鹽、過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫和過硫酸銨(an)是(shi)報(bao)告中*常(chang)見的(de)(de)液體(ti)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑。

　　氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)類型(xing)、濃度(du)(du)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)間和溫(wen)度(du)(du)指定了(le)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)嚴重(zhong)(zhong)性，并確定了(le)對(dui)(dui)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)紋(wen)理(li)和化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學性質的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)。值得注(zhu)意的(de)(de)(de)是(shi)，碳材料的(de)(de)(de)制備和活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)起源以(yi)及影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)程度(du)(du)的(de)(de)(de)歷史。因(yin)此，報(bao)告(gao)(gao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)差異是(shi)合理(li)的(de)(de)(de)。例如(ru)，一些研(yan)(yan)究(jiu)人(ren)員報(bao)告(gao)(gao)說，濕氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)減少(shao)了(le)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積(ji)，而另一些報(bao)告(gao)(gao)顯(xian)示了(le)不變或增加的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積(ji)。據報(bao)道(dao)，如(ru)果活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)在低溫(wen)下啟動，它可(ke)以(yi)通過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)結構獲得更(geng)嚴重(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。與活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)高溫(wen)相比，前者在氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程中(zhong)受損(sun)。另一方面(mian)，上(shang)述參數也會影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)氧(yang)團的(de)(de)(de)類型(xing)和密度(du)(du)。研(yan)(yan)究(jiu)人(ren)員報(bao)告(gao)(gao)說，硝(xiao)酸(suan)處理(li)可(ke)能是(shi)增加羧基和酚類基團的(de)(de)(de)好(hao)方法。活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)是(shi)廢椰(ye)殼的(de)(de)(de)合適來源。本研(yan)(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)了(le)解(jie)椰(ye)殼活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)對(dui)(dui)硝(xiao)酸(suan)鹽的(de)(de)(de)作用。

　　為(wei)了研究活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面的化(hua)學(xue)和(he)(he)程序(xu)加熱(re)脫附(TPD)2720(儀器(qi)(qi))采用(yong)化(hua)學(xue)吸附。用(yong)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)程序(xu)解(jie)吸(TPD)。He溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)梯度(du)(du)(du)的流速分(fen)別為(wei)25 mL min -1和(he)(he)5°C min -1.監測(ce)和(he)(he)記錄裝置的熱(re)電(dian)導檢測(ce)器(qi)(qi)(TCD)信號(hao)以解(jie)釋(shi)AC表(biao)面化(hua)學(xue)。在惰(duo)性(xing)(xing)(xing)氣(qi)體(ti)氣(qi)氛(fen)中加熱(re)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)時，氧官能(neng)團(tuan)從活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面分(fen)解(jie)解(jie)吸CO 2和(he)(he)CO，大多數溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)高達(da)1000℃。分(fen)解(jie)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)和(he)(he)吸體(ti)積(ji)分(fen)別取決于氧組(zu)的類型和(he)(he)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面的密度(du)(du)(du)。羧(suo)基和(he)(he)內酯分(fen)別在較(jiao)低和(he)(he)較(jiao)高的溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)下分(fen)解(jie)CO 二(er)、苯酚、堿、醚(mi)和(he)(he)奎寧起源于CO，羧(suo)酸酐基團(tuan)同時釋(shi)放CO和(he)(he)CO 2或(huo)連續(xu)地。TPD在某種(zhong)程度(du)(du)(du)上，分(fen)配溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)是不(bu)同的。

　　TPD光譜下(xia)的(de)(de)(de)曲(qu)線(以ABC表(biao)(biao)示(shi)(shi))面積(ji)可(ke)用作氧(yang)化(hua)指數。較高的(de)(de)(de)ABC指數表(biao)(biao)示(shi)(shi)氧(yang)化(hua)程度(du)。該指標如上(shang)圖(tu)所示(shi)(shi)，ABC硝酸(suan)濃度(du)、時間或溫度(du)的(de)(de)(de)增加(jia)也相應地表(biao)(biao)明(ming)硝酸(suan)濃度(du)的(de)(de)(de)增加(jia)ABC氧(yang)組(zu)的(de)(de)(de)后的(de)(de)(de)氧(yang)組(zu)密度(du)。從(cong)表(biao)(biao)2和(he)表(biao)(biao) 5 從(cong)右列可(ke)以看(kan)出，硝酸(suan)氧(yang)化(hua)條件對活(huo)性(xing)炭的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)和(he)表(biao)(biao)面化(hua)學性(xing)質(zhi)有(you)相同的(de)(de)(de)影響。這(zhe)一(yi)事實(shi)表(biao)(biao)明(ming)，表(biao)(biao)面氧(yang)基團的(de)(de)(de)增加(jia)和(he)表(biao)(biao)面積(ji)的(de)(de)(de)減(jian)少可(ke)能(neng)是由于同樣(yang)的(de)(de)(de)原因。

　　不同(tong)(tong)條件(jian)下的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭氧化硝(xiao)酸。雖然表(biao)(biao)面(mian)積(ji)的(de)(de)(de)(de)增加和(he)/或孔(kong)隙體積(ji)的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)酸氧化已被報道用于交流，但研究表(biao)(biao)明(ming)，即使在輕度氧化中，硝(xiao)酸氧化后活(huo)性(xing)炭的(de)(de)(de)(de)比表(biao)(biao)面(mian)積(ji)和(he)孔(kong)/微孔(kong)體積(ji)也(ye)會損失。硝(xiao)酸還(huan)能(neng)產生大量的(de)(de)(de)(de)氧官能(neng)團，尤其是酸官能(neng)團。得到的(de)(de)(de)(de)結果，然而(er)，表(biao)(biao)明(ming)氧化程(cheng)度對活(huo)性(xing)炭的(de)(de)(de)(de)結構和(he)表(biao)(biao)面(mian)化學性(xing)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)影響，遵循相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)趨勢。