活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類(lei)活(huo)動的(de)(de)(de)激增導致了環(huan)境中農業廢(fei)物(wu)的(de)(de)(de)增加。我們研究了鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰殼(ke)制(zhi)備的(de)(de)(de)活(huo)性炭(tan)催(cui)化(hua)性能的(de)(de)(de)影響。大(da)多數(shu)時候，這(zhe)(zhe)些材(cai)料直接放置在環(huan)境中，會(hui)導致有(you)機物(wu)的(de)(de)(de)過(guo)度積累。雖然這(zhe)(zhe)類(lei)污染物(wu)是可生(sheng)物(wu)降解(jie)的(de)(de)(de)，但(dan)其礦化(hua)需要很長時間。此外，由于人類(lei)活(huo)動較大(da)，自然循環(huan)越來越困難。克服這(zhe)(zhe)一問題的(de)(de)(de)一個(ge)有(you)吸引力(li)的(de)(de)(de)選擇是使用固體廢(fei)物(wu)作為(wei)能源或原料來獲得高價(jia)值(zhi)的(de)(de)(de)產品，如活(huo)性炭(tan)。它(ta)們可以從椰殼(ke)、木材(cai)、油、泥炭(tan)、焦炭(tan)、獸骨(gu)、種子、鋸屑、稻殼(ke)和聚合物(wu)等各(ge)種材(cai)料中制(zhi)備。

　　由(you)于(yu)活性(xing)(xing)(xing)炭具有(you)穩定的(de)物理化(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)質、高硬度、耐熱性(xing)(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)和(he)導(dao)電性(xing)(xing)(xing)、耐酸(suan)堿性(xing)(xing)(xing)和(he)功能基(ji)團，近(jin)年來引起了人(ren)們(men)的(de)關注。在制(zhi)備活性(xing)(xing)(xing)炭時，可以控制(zhi)表面(mian)積、吸附(fu)離子(zi)的(de)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)和(he)高比表面(mian)積。由(you)于(yu)這些特性(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)炭已(yi)應(ying)用于(yu)氣體或液(ye)體吸附(fu)、化(hua)學(xue)回(hui)收(shou)凈(jing)化(hua)、燃料電池儲氫(qing)等多個領域(yu)。此外(wai)，活性(xing)(xing)(xing)炭還被用作(zuo)各種反應(ying)中的(de)催化(hua)劑和(he)載體，如(ru)乙苯(ben)(ben)脫氫(qing)、苯(ben)(ben)酚和(he)硝酸(suan)鹽(yan)或有(you)機染料。

　　讓(rang)我們來看(kan)看(kan)鐵(tie)含量對活性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)影(ying)響。我們發(fa)現，通(tong)過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫的(de)(de)吸(xi)附和氧(yang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)組合過(guo)(guo)程(cheng)，鐵(tie)負(fu)荷活性(xing)(xing)炭(tan)是一種(zhong)有效的(de)(de)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。此外，負(fu)載磁赤鐵(tie)礦(kuang)的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)可以通(tong)過(guo)(guo)吸(xi)附有效去除(chu)水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)的(de)(de)人(ren)工紅色。另一方(fang)面，負(fu)載鐵(tie)復合材料(liao)的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)可以通(tong)過(guo)(guo)芬頓反應從水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)去除(chu)人(ren)工紅色。本研究以椰(ye)子殼為原料(liao)制備活性(xing)(xing)炭(tan)，催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)用適當濃(nong)度的(de)(de)硝酸鐵(tie)水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)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)含量。將(jiang)系統保持攪(jiao)拌(80rpm)2小時(shi)。該催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)在120oC干燥(zao)24小時(shi)，加(jia)熱(10分鐘(zhong))oC - 1)氮氣(qi)流下(100毫升分鐘(zhong))- 1)高達(da)450oC，溫(wen)度保持2小時(shi)。對椰(ye)殼活性(xing)(xing)炭(tan)對椰(ye)殼活性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)影(ying)響。去除(chu)亞(ya)甲(jia)藍時(shi)，用作織物(wu)染料(liao)的(de)(de)模型化(hua)(hua)(hua)合物(wu)評估催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。

　　從(cong)實驗結果可(ke)以看出，在活性炭(tan)上形(xing)成(cheng)(cheng)磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)粒(li)的(de)方法如圖1所示。假(jia)設磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)顆(ke)(ke)粒(li)主要在支撐(cheng)孔(kong)內，在加熱過程(cheng)中由浸(jin)漬的(de)硝酸鐵(tie)形(xing)成(cheng)(cheng)。據信，因為(wei)起始材料(liao)中沒有(you)Fe 2 因此(ci)，赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)首先(xian)產生(sheng)物質。一(yi)段時間后，一(yi)氧化碳由活性炭(tan)產生(sheng)，可(ke)以產生(sheng)一(yi)些Fe 3 還(huan)(huan)原成(cheng)(cheng)Fe 2 生(sheng)產磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)的(de)物種。然而，由于一(yi)氧化碳不能接(jie)近，一(yi)些赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)可(ke)能仍然是顆(ke)(ke)粒(li)的(de)核心，因為(wei)還(huan)(huan)原應該從(cong)表面開始。因此(ci)，獲得的(de)顆(ke)(ke)粒(li)由磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)包圍的(de)赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)芯(xin)制成(cheng)(cheng)。

　　所(suo)有(you)樣品(pin)都顯(xian)示(shi)了典型的(de)(de)微(wei)孔(kong)和介孔(kong)材料II等溫線，有(you)磁滯(zhi)回線，表(biao)(biao)示(shi)孔(kong)內毛(mao)細管冷凝，如圖(tu)2所(suo)示(shi)。樣品(pin)的(de)(de)主要結(jie)構特征(zheng)顯(xian)示(shi)在表(biao)(biao)中(zhong)。可見活性(xing)炭含鐵量低(2).浸漬5%和5%不影響(xiang)其結(jie)構性(xing)質(zhi)。這(zhe)一發現表(biao)(biao)明，與圖(tu)1結(jie)果(guo)一致(zhi)，活性(xing)炭支撐物的(de)(de)孔(kong)堵塞可以(yi)忽略不計。然而，較高量的(de)(de)鐵(10%和15%)的(de)(de)活性(xing)炭導(dao)致(zhi)比表(biao)(biao)面積(ji)大幅度下降，這(zhe)與微(wei)孔(kong)面積(ji)和體積(ji)的(de)(de)減少密切相關。這(zhe)證(zheng)實了假設大部(bu)(bu)分氧化鐵沉積(ji)在孔(kong)中(zhong)，其他部(bu)(bu)分堵塞孔(kong)。

　　結論:椰殼成功制備(bei)了不同鐵(tie)(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭樣品提供(gong)了減少環境(jing)中(zhong)農業廢物的(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)(xing)(xing)。固(gu)體(ti)根據鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)存(cun)在和(he)數量(liang)顯(xian)示不同的(de)(de)(de)結構(gou)和(he)還原性(xing)(xing)(xing)質。除(chu)(chu)赤(chi)(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)制成的(de)(de)(de)不良鐵(tie)(tie)樣(2).除(chu)(chu)5%外，發現磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)顆粒有(you)(you)赤(chi)(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯，其(qi)尺(chi)寸(28-34nm)隨(sui)著固(gu)體(ti)鐵(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)(de)增加而增加。這些(xie)活性(xing)(xing)(xing)炭可以從(cong)水(shui)(shui)溶液中(zhong)去除(chu)(chu)88%的(de)(de)(de)亞(ya)甲基藍(lan)，主要是通(tong)過被認為(wei)比芬(fen)頓(dun)反應(ying)更快(kuai)的(de)(de)(de)染料吸附。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)(de)固(gu)體(ti)是*活躍的(de)(de)(de)，可以與表面鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)*大量(liang)有(you)(you)關，促進芬(fen)頓(dun)反應(ying)，并在活性(xing)(xing)(xing)炭表面形(xing)成一(yi)個新的(de)(de)(de)官能(neng)團，可以吸收亞(ya)甲藍(lan)。制備(bei)和(he)使用這些(xie)活性(xing)(xing)(xing)炭催(cui)化劑有(you)(you)助于克(ke)服環境(jing)中(zhong)有(you)(you)機(ji)廢物減少和(he)維護水(shui)(shui)資源的(de)(de)(de)紡織廢水(shui)(shui)凈化兩個問題。