活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類活動的(de)(de)激增(zeng)導致了環(huan)境(jing)中(zhong)農業廢物(wu)的(de)(de)增(zeng)加。我(wo)們研(yan)究(jiu)了鐵(tie)含量(2.5、5、10、15%)對椰(ye)殼制備(bei)(bei)的(de)(de)活性炭(tan)催化性能的(de)(de)影響。大多(duo)數時(shi)候，這些材料(liao)直接(jie)放置在(zai)環(huan)境(jing)中(zhong)，會導致有(you)機物(wu)的(de)(de)過度積累。雖然(ran)這類污染物(wu)是可(ke)生物(wu)降解的(de)(de)，但其礦化需要(yao)很長時(shi)間。此外，由于人類活動較大，自然(ran)循環(huan)越來越困難。克(ke)服這一問題(ti)的(de)(de)一個有(you)吸引力的(de)(de)選擇是使用固體廢物(wu)作為能源或原(yuan)料(liao)來獲得高價(jia)值的(de)(de)產(chan)品，如活性炭(tan)。它們可(ke)以從椰(ye)殼、木材、油、泥炭(tan)、焦(jiao)炭(tan)、獸骨、種子、鋸(ju)屑、稻殼和聚合物(wu)等各種材料(liao)中(zhong)制備(bei)(bei)。

　　由于活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭具有(you)穩定的物理化學(xue)性(xing)(xing)(xing)質、高(gao)硬度、耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)(xing)和導電性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)酸堿性(xing)(xing)(xing)和功能基(ji)團，近年來引起了人們的關注。在(zai)制(zhi)備活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭時，可以控制(zhi)表面積(ji)、吸附(fu)離子的吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)和高(gao)比表面積(ji)。由于這些特性(xing)(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭已應用于氣體或液體吸附(fu)、化學(xue)回收凈化、燃(ran)料電池(chi)儲氫(qing)等多個(ge)領域。此外，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭還被用作各種反(fan)應中(zhong)的催化劑和載體，如乙苯脫氫(qing)、苯酚和硝酸鹽或有(you)機(ji)染料。

　　讓(rang)我們來看看鐵(tie)含(han)量對活性(xing)炭(tan)催化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影響(xiang)。我們發現，通過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫的(de)(de)(de)吸附和(he)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)組合(he)(he)過程(cheng)，鐵(tie)負(fu)荷活性(xing)炭(tan)是一種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。此外，負(fu)載(zai)磁赤鐵(tie)礦的(de)(de)(de)活性(xing)炭(tan)可以(yi)通過吸附有(you)效(xiao)去(qu)(qu)除水(shui)溶液(ye)(ye)中的(de)(de)(de)人(ren)工(gong)紅(hong)色。另一方(fang)面，負(fu)載(zai)鐵(tie)復合(he)(he)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)活性(xing)炭(tan)可以(yi)通過芬頓(dun)反應從水(shui)溶液(ye)(ye)中去(qu)(qu)除人(ren)工(gong)紅(hong)色。本(ben)研究以(yi)椰(ye)子殼為原料(liao)(liao)制備活性(xing)炭(tan)，催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)用適當(dang)濃度的(de)(de)(de)硝酸鐵(tie)水(shui)溶液(ye)(ye)浸泡活性(xing)炭(tan)，*終固體達到2.5、5、10和(he)15%的(de)(de)(de)鐵(tie)含(han)量。將系統保持攪拌(80rpm)2小(xiao)(xiao)時(shi)。該催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)在120oC干燥(zao)24小(xiao)(xiao)時(shi)，加熱(re)(10分鐘)oC - 1)氮(dan)氣(qi)流下(100毫升(sheng)分鐘)- 1)高達450oC，溫度保持2小(xiao)(xiao)時(shi)。對椰(ye)殼活性(xing)炭(tan)對椰(ye)殼活性(xing)炭(tan)催化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影響(xiang)。去(qu)(qu)除亞甲藍時(shi)，用作織物(wu)染料(liao)(liao)的(de)(de)(de)模型化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)評估催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)。

　　從(cong)實驗結果可以(yi)看出(chu)，在(zai)活性炭上形(xing)成磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)粒的(de)(de)方法(fa)如圖(tu)1所(suo)示(shi)。假設磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)顆粒主要在(zai)支撐孔內，在(zai)加熱(re)過程(cheng)中由(you)浸(jin)漬的(de)(de)硝酸鐵(tie)形(xing)成。據信，因(yin)為(wei)起始材(cai)料中沒有Fe 2 因(yin)此，赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)首先產(chan)生(sheng)物(wu)質。一(yi)段時間后(hou)，一(yi)氧化碳由(you)活性炭產(chan)生(sheng)，可以(yi)產(chan)生(sheng)一(yi)些Fe 3 還原成Fe 2 生(sheng)產(chan)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)的(de)(de)物(wu)種。然而，由(you)于一(yi)氧化碳不能(neng)接近(jin)，一(yi)些赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)石(shi)可能(neng)仍然是顆粒的(de)(de)核心(xin)，因(yin)為(wei)還原應該從(cong)表面(mian)開始。因(yin)此，獲得的(de)(de)顆粒由(you)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)包圍的(de)(de)赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)芯制成。

　　所有(you)(you)樣品(pin)都顯(xian)示(shi)了典型的(de)(de)(de)微(wei)(wei)孔(kong)和(he)介(jie)孔(kong)材(cai)料II等溫線，有(you)(you)磁滯回線，表示(shi)孔(kong)內毛(mao)細管冷凝(ning)，如(ru)圖2所示(shi)。樣品(pin)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)結(jie)(jie)構特征顯(xian)示(shi)在表中。可見活(huo)(huo)性炭(tan)含鐵(tie)量(liang)(liang)低(2).浸漬5%和(he)5%不影響其結(jie)(jie)構性質。這(zhe)一(yi)發現(xian)表明，與圖1結(jie)(jie)果一(yi)致，活(huo)(huo)性炭(tan)支撐物的(de)(de)(de)孔(kong)堵塞可以忽略不計。然而(er)，較高量(liang)(liang)的(de)(de)(de)鐵(tie)(10%和(he)15%)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性炭(tan)導致比表面(mian)(mian)積大幅度下降，這(zhe)與微(wei)(wei)孔(kong)面(mian)(mian)積和(he)體積的(de)(de)(de)減(jian)少密切(qie)相關。這(zhe)證實(shi)了假設大部分氧化鐵(tie)沉(chen)積在孔(kong)中，其他部分堵塞孔(kong)。

　　結(jie)論:椰殼成功(gong)制(zhi)備了不(bu)同(tong)鐵(tie)(tie)(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品提供了減(jian)少環境(jing)中(zhong)農業廢(fei)物的(de)(de)可(ke)能(neng)性(xing)。固體(ti)(ti)(ti)根(gen)據鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)存(cun)在和數量(liang)顯示不(bu)同(tong)的(de)(de)結(jie)構和還原(yuan)性(xing)質。除(chu)赤鐵(tie)(tie)(tie)礦制(zhi)成的(de)(de)不(bu)良鐵(tie)(tie)(tie)樣(2).除(chu)5%外，發現磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦顆粒有(you)赤鐵(tie)(tie)(tie)礦芯，其尺(chi)寸(cun)(28-34nm)隨著固體(ti)(ti)(ti)鐵(tie)(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)增加而增加。這些活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以(yi)從水溶(rong)液中(zhong)去除(chu)88%的(de)(de)亞(ya)甲基(ji)藍，主要是通過被認為比芬頓反(fan)應更快的(de)(de)染料吸(xi)附。鐵(tie)(tie)(tie)15%的(de)(de)固體(ti)(ti)(ti)是*活(huo)(huo)躍的(de)(de)，可(ke)以(yi)與表面鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)*大量(liang)有(you)關，促進芬頓反(fan)應，并在活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表面形成一個(ge)新(xin)的(de)(de)官能(neng)團，可(ke)以(yi)吸(xi)收亞(ya)甲藍。制(zhi)備和使(shi)用這些活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)催化劑有(you)助于克服(fu)環境(jing)中(zhong)有(you)機廢(fei)物減(jian)少和維護水資源的(de)(de)紡織廢(fei)水凈化兩個(ge)問(wen)題。