活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類活(huo)(huo)動的(de)激增(zeng)導(dao)致了環(huan)(huan)境中農業廢物(wu)的(de)增(zeng)加。我(wo)們研究了鐵含量(liang)(2.5、5、10、15%)對(dui)椰殼(ke)(ke)制(zhi)備的(de)活(huo)(huo)性炭催化性能的(de)影響(xiang)。大多數時(shi)候，這(zhe)(zhe)些材料(liao)直(zhi)接放置在環(huan)(huan)境中，會導(dao)致有機物(wu)的(de)過度積累。雖然這(zhe)(zhe)類污(wu)染物(wu)是可生物(wu)降解的(de)，但其(qi)礦化需(xu)要很(hen)長時(shi)間。此外，由于人類活(huo)(huo)動較(jiao)大，自(zi)然循環(huan)(huan)越來越困難。克服這(zhe)(zhe)一問題(ti)的(de)一個有吸引力的(de)選擇是使用固體廢物(wu)作為能源(yuan)或原料(liao)來獲得(de)高(gao)價值(zhi)的(de)產品，如活(huo)(huo)性炭。它們可以從椰殼(ke)(ke)、木材、油、泥炭、焦炭、獸骨、種子(zi)、鋸屑、稻殼(ke)(ke)和聚(ju)合物(wu)等各種材料(liao)中制(zhi)備。

　　由于(yu)活性(xing)(xing)炭(tan)具(ju)有穩(wen)定的(de)物(wu)理化(hua)學性(xing)(xing)質、高硬(ying)度(du)、耐熱性(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)和導電性(xing)(xing)、耐酸(suan)堿性(xing)(xing)和功能基團，近年(nian)來(lai)引起了人們的(de)關注。在制備活性(xing)(xing)炭(tan)時(shi)，可(ke)以控制表面(mian)積(ji)、吸附離(li)子(zi)的(de)吸附性(xing)(xing)和高比(bi)表面(mian)積(ji)。由于(yu)這些(xie)特(te)性(xing)(xing)，活性(xing)(xing)炭(tan)已應用(yong)于(yu)氣體(ti)或(huo)液體(ti)吸附、化(hua)學回(hui)收凈化(hua)、燃料電池儲氫(qing)等多個領域。此外，活性(xing)(xing)炭(tan)還被用(yong)作各種反應中(zhong)的(de)催化(hua)劑(ji)和載體(ti)，如(ru)乙(yi)苯脫氫(qing)、苯酚和硝酸(suan)鹽或(huo)有機(ji)染料。

　　讓我(wo)們來看看鐵(tie)(tie)(tie)含量(liang)(liang)對(dui)活(huo)性(xing)炭(tan)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)能(neng)的影響(xiang)。我(wo)們發(fa)現(xian)，通過(guo)氧(yang)化(hua)氫的吸附和氧(yang)化(hua)的組合(he)過(guo)程(cheng)，鐵(tie)(tie)(tie)負(fu)荷(he)活(huo)性(xing)炭(tan)是一種有(you)效的催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)。此外(wai)，負(fu)載(zai)磁赤(chi)鐵(tie)(tie)(tie)礦的活(huo)性(xing)炭(tan)可以(yi)(yi)通過(guo)吸附有(you)效去(qu)除(chu)水(shui)溶液中的人工紅色。另一方面，負(fu)載(zai)鐵(tie)(tie)(tie)復合(he)材料(liao)的活(huo)性(xing)炭(tan)可以(yi)(yi)通過(guo)芬頓反應從(cong)水(shui)溶液中去(qu)除(chu)人工紅色。本研(yan)究以(yi)(yi)椰(ye)(ye)子殼(ke)為(wei)原料(liao)制備活(huo)性(xing)炭(tan)，催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)用(yong)適當(dang)濃度(du)的硝(xiao)酸(suan)鐵(tie)(tie)(tie)水(shui)溶液浸泡(pao)活(huo)性(xing)炭(tan)，*終固體達到2.5、5、10和15%的鐵(tie)(tie)(tie)含量(liang)(liang)。將系(xi)統保(bao)持(chi)攪拌(80rpm)2小(xiao)時。該催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)在(zai)120oC干燥24小(xiao)時，加熱(10分(fen)鐘)oC - 1)氮氣流下(100毫升分(fen)鐘)- 1)高達450oC，溫度(du)保(bao)持(chi)2小(xiao)時。對(dui)椰(ye)(ye)殼(ke)活(huo)性(xing)炭(tan)對(dui)椰(ye)(ye)殼(ke)活(huo)性(xing)炭(tan)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)能(neng)的影響(xiang)。去(qu)除(chu)亞甲藍時，用(yong)作織物(wu)染料(liao)的模(mo)型化(hua)合(he)物(wu)評估催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)。

　　從實(shi)驗結果可(ke)以(yi)看(kan)出，在(zai)活性(xing)炭上(shang)形成(cheng)磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)粒(li)的(de)(de)方法如圖1所示(shi)。假設磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石顆(ke)粒(li)主要在(zai)支撐孔內，在(zai)加(jia)熱(re)過程中(zhong)(zhong)由(you)浸漬的(de)(de)硝酸鐵(tie)形成(cheng)。據信，因為起始材料中(zhong)(zhong)沒(mei)有Fe 2 因此(ci)，赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)首先產生(sheng)(sheng)物質。一段時間(jian)后，一氧化碳(tan)由(you)活性(xing)炭產生(sheng)(sheng)，可(ke)以(yi)產生(sheng)(sheng)一些(xie)(xie)Fe 3 還(huan)(huan)原(yuan)成(cheng)Fe 2 生(sheng)(sheng)產磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)的(de)(de)物種(zhong)。然而，由(you)于一氧化碳(tan)不能接近，一些(xie)(xie)赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石可(ke)能仍然是顆(ke)粒(li)的(de)(de)核心，因為還(huan)(huan)原(yuan)應該從表面開始。因此(ci)，獲得(de)的(de)(de)顆(ke)粒(li)由(you)磁鐵(tie)礦(kuang)(kuang)包圍的(de)(de)赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)芯制成(cheng)。

　　所(suo)有樣(yang)品(pin)都顯示(shi)(shi)了典型的微(wei)孔(kong)(kong)和介孔(kong)(kong)材料(liao)II等(deng)溫線(xian)(xian)，有磁滯(zhi)回線(xian)(xian)，表(biao)(biao)示(shi)(shi)孔(kong)(kong)內(nei)毛細管冷(leng)凝(ning)，如圖2所(suo)示(shi)(shi)。樣(yang)品(pin)的主要結(jie)構特征顯示(shi)(shi)在表(biao)(biao)中(zhong)。可見(jian)活性(xing)炭含(han)鐵量(liang)低(2).浸漬(zi)5%和5%不影響其結(jie)構性(xing)質。這(zhe)(zhe)一(yi)發現表(biao)(biao)明，與圖1結(jie)果一(yi)致，活性(xing)炭支撐物的孔(kong)(kong)堵(du)塞可以(yi)忽(hu)略(lve)不計。然(ran)而，較高量(liang)的鐵(10%和15%)的活性(xing)炭導致比表(biao)(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)大幅度下降，這(zhe)(zhe)與微(wei)孔(kong)(kong)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和體(ti)積(ji)(ji)(ji)的減少密切相關。這(zhe)(zhe)證實了假設大部分氧化鐵沉積(ji)(ji)(ji)在孔(kong)(kong)中(zhong)，其他部分堵(du)塞孔(kong)(kong)。

　　結(jie)論:椰殼成(cheng)功制(zhi)備了(le)不同(tong)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)樣(yang)品提供了(le)減少環境中農(nong)業(ye)廢(fei)物的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)能性(xing)(xing)。固(gu)體根據鐵(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)和數量(liang)顯示不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構和還原性(xing)(xing)質。除(chu)赤鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)制(zhi)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)不良鐵(tie)(tie)(tie)(tie)樣(yang)(2).除(chu)5%外(wai)，發現磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)顆粒有(you)(you)赤鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)芯，其尺寸(28-34nm)隨(sui)著固(gu)體鐵(tie)(tie)(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加而(er)增(zeng)(zeng)加。這(zhe)些活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)可(ke)(ke)以從水溶液中去除(chu)88%的(de)(de)(de)(de)(de)亞甲基藍，主要(yao)是通過被認(ren)為比芬頓反(fan)應更快(kuai)的(de)(de)(de)(de)(de)染(ran)料(liao)吸(xi)附。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)15%的(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)體是*活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)(de)，可(ke)(ke)以與(yu)表(biao)面鐵(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)*大(da)量(liang)有(you)(you)關，促進芬頓反(fan)應，并在(zai)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面形成(cheng)一個新的(de)(de)(de)(de)(de)官(guan)能團，可(ke)(ke)以吸(xi)收亞甲藍。制(zhi)備和使用這(zhe)些活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)催化劑有(you)(you)助于克服環境中有(you)(you)機廢(fei)物減少和維護水資源的(de)(de)(de)(de)(de)紡織廢(fei)水凈化兩個問(wen)題。