通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)性炭的前(qian)體，它可能(neng)有(you)(you)一定(ding)數量的不同類(lei)型和密度(du)的官(guan)能(neng)團。由煤(mei)、石油、焦炭、木(mu)材、水果石、椰子殼等(deng)制備(bei)的活(huo)性炭主要含有(you)(you)氧(yang)官(guan)能(neng)團。使(shi)用富(fu)氮聚合物等(deng)活(huo)性炭前(qian)體生產的活(huo)性炭有(you)(you)大(da)量的氮表面基團。

　　氧(yang)化(hua)是(shi)(shi)活(huo)性(xing)炭表面(mian)(mian)改(gai)性(xing)的(de)(de)(de)重要方(fang)法，是(shi)(shi)活(huo)性(xing)炭表面(mian)(mian)產(chan)生氧(yang)官能(neng)團的(de)(de)(de)常規方(fang)法。原因是(shi)(shi)氧(yang)化(hua)不(bu)(bu)僅可以(yi)(yi)作為某些應用的(de)(de)(de)*終官能(neng)化(hua)，還可以(yi)(yi)作為進一步官能(neng)化(hua)的(de)(de)(de)初步表面(mian)(mian)處理。酸性(xing)基團有(you)利于苯胺催化(hua)濕空(kong)氣氧(yang)化(hua)，改(gai)善金(jin)屬離子和金(jin)屬物質從溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)吸(xi)附。另一方(fang)面(mian)(mian)，氧(yang)化(hua)被(bei)認為是(shi)(shi)錨定(ding)二胺等(deng)不(bu)(bu)同(tong)有(you)機(ji)分(fen)子的(de)(de)(de)初步改(gai)性(xing)。氧(yang)化(hua)通(tong)常分(fen)為干(gan)濕過(guo)程。水(shui)蒸氣、氧(yang)氣、二氧(yang)化(hua)碳、臭(chou)氧(yang)等(deng)氧(yang)化(hua)氣體(ti)在(zai)高溫下(xia)氧(yang)化(hua)(> 700°C)濕式(shi)氧(yang)化(hua)液(ye)氧(yang)化(hua)劑(ji)溫和(20-100℃)在(zai)溫度下(xia)進行測(ce)試。硝酸鹽(yan)、硫酸鹽(yan)、過(guo)氧(yang)化(hua)氫(qing)和過(guo)硫酸銨(an)是(shi)(shi)報(bao)告中(zhong)*常見的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)氧(yang)化(hua)劑(ji)。

　　氧化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)類型、濃度、氧化(hua)(hua)(hua)時間和(he)(he)溫度指定(ding)了(le)氧化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)嚴(yan)重性(xing)(xing)，并確定(ding)了(le)對活(huo)性(xing)(xing)炭紋理和(he)(he)化(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)質的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)。值得(de)注意的(de)(de)(de)是，碳材料的(de)(de)(de)制備和(he)(he)活(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)起源以及影響(xiang)(xiang)活(huo)性(xing)(xing)炭變化(hua)(hua)(hua)程度的(de)(de)(de)歷(li)史。因此，報告(gao)氧化(hua)(hua)(hua)影響(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)差異是合(he)理的(de)(de)(de)。例如(ru)，一些研究人員報告(gao)說，濕(shi)氧化(hua)(hua)(hua)減少了(le)活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)表(biao)面積，而(er)另一些報告(gao)顯(xian)示了(le)不變或(huo)增加(jia)的(de)(de)(de)表(biao)面積。據(ju)報道(dao)，如(ru)果活(huo)性(xing)(xing)炭在低溫下啟動(dong)，它可(ke)以通過氧化(hua)(hua)(hua)結(jie)構獲得(de)更嚴(yan)重的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)。與活(huo)性(xing)(xing)炭活(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)高溫相比，前者在氧化(hua)(hua)(hua)過程中(zhong)受損。另一方面，上述參數也(ye)會影響(xiang)(xiang)氧團(tuan)的(de)(de)(de)類型和(he)(he)密度。研究人員報告(gao)說，硝(xiao)(xiao)酸(suan)處理可(ke)能是增加(jia)羧基和(he)(he)酚類基團(tuan)的(de)(de)(de)好方法。活(huo)性(xing)(xing)炭是廢椰殼(ke)的(de)(de)(de)合(he)適來源。本研究的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是了(le)解(jie)椰殼(ke)活(huo)性(xing)(xing)炭對硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽的(de)(de)(de)作(zuo)用。

　　為了(le)研究活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)化學(xue)和(he)程序(xu)加熱(re)脫附(TPD)2720(儀器(qi))采用化學(xue)吸(xi)附。用溫(wen)(wen)(wen)度(du)程序(xu)解吸(xi)(TPD)。He溫(wen)(wen)(wen)度(du)梯(ti)度(du)的(de)(de)流(liu)速分(fen)別為25 mL min -1和(he)5°C min -1.監測和(he)記錄裝(zhuang)置的(de)(de)熱(re)電導檢測器(qi)(TCD)信號(hao)以解釋(shi)AC表(biao)(biao)面(mian)化學(xue)。在(zai)惰性(xing)氣(qi)體(ti)氣(qi)氛(fen)中加熱(re)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)時，氧(yang)官能團從活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)分(fen)解解吸(xi)CO 2和(he)CO，大多數溫(wen)(wen)(wen)度(du)高達1000℃。分(fen)解溫(wen)(wen)(wen)度(du)和(he)吸(xi)體(ti)積分(fen)別取(qu)決(jue)于氧(yang)組的(de)(de)類型和(he)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)密度(du)。羧基(ji)和(he)內酯分(fen)別在(zai)較低和(he)較高的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)下分(fen)解CO 二、苯酚、堿、醚和(he)奎(kui)寧起源于CO，羧酸酐基(ji)團同時釋(shi)放CO和(he)CO 2或連續(xu)地。TPD在(zai)某種程度(du)上(shang)，分(fen)配(pei)溫(wen)(wen)(wen)度(du)是不同的(de)(de)。

　　TPD光譜下的(de)曲線(以ABC表(biao)示)面積(ji)可(ke)(ke)用作(zuo)氧(yang)(yang)化指數。較高的(de)ABC指數表(biao)示氧(yang)(yang)化程度(du)。該指標如上圖所示，ABC硝酸(suan)濃(nong)度(du)、時間或溫度(du)的(de)增加也(ye)相(xiang)應地表(biao)明硝酸(suan)濃(nong)度(du)的(de)增加ABC氧(yang)(yang)組的(de)后的(de)氧(yang)(yang)組密(mi)度(du)。從表(biao)2和(he)表(biao) 5 從右列可(ke)(ke)以看出(chu)，硝酸(suan)氧(yang)(yang)化條件(jian)對活性(xing)炭的(de)結構和(he)表(biao)面化學(xue)性(xing)質(zhi)有相(xiang)同(tong)的(de)影響。這一事實表(biao)明，表(biao)面氧(yang)(yang)基團的(de)增加和(he)表(biao)面積(ji)的(de)減少可(ke)(ke)能是由于同(tong)樣的(de)原因。

　　不同(tong)條件下(xia)的(de)(de)活性炭氧(yang)化硝(xiao)酸(suan)(suan)。雖然表(biao)(biao)面(mian)積的(de)(de)增加和/或孔(kong)隙體積的(de)(de)硝(xiao)酸(suan)(suan)氧(yang)化已被報道用于(yu)交流(liu)，但研(yan)究表(biao)(biao)明，即使在(zai)輕度氧(yang)化中，硝(xiao)酸(suan)(suan)氧(yang)化后活性炭的(de)(de)比表(biao)(biao)面(mian)積和孔(kong)/微孔(kong)體積也會損(sun)失(shi)。硝(xiao)酸(suan)(suan)還能產生大量的(de)(de)氧(yang)官能團，尤其是酸(suan)(suan)官能團。得到的(de)(de)結果，然而，表(biao)(biao)明氧(yang)化程度對(dui)活性炭的(de)(de)結構和表(biao)(biao)面(mian)化學性質的(de)(de)影響，遵循(xun)相同(tong)的(de)(de)趨勢。