通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)前體，它可能(neng)有一(yi)定數(shu)量的(de)(de)(de)不同類型和(he)密度的(de)(de)(de)官(guan)能(neng)團。由煤(mei)、石(shi)油、焦炭(tan)、木材、水果石(shi)、椰(ye)子殼等(deng)制備的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)主要含有氧(yang)官(guan)能(neng)團。使用富氮(dan)聚合物等(deng)活(huo)性(xing)炭(tan)前體生產的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)有大量的(de)(de)(de)氮(dan)表面基(ji)團。

　　氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)是(shi)(shi)活性(xing)炭(tan)表面改性(xing)的(de)(de)重要方(fang)(fang)法，是(shi)(shi)活性(xing)炭(tan)表面產生氧(yang)(yang)官(guan)能(neng)團的(de)(de)常規方(fang)(fang)法。原(yuan)因是(shi)(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)不(bu)僅可以(yi)(yi)作(zuo)為(wei)某些應用的(de)(de)*終官(guan)能(neng)化(hua)(hua)(hua)，還可以(yi)(yi)作(zuo)為(wei)進一步官(guan)能(neng)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)初步表面處理。酸性(xing)基(ji)團有(you)(you)利(li)于(yu)苯胺(an)催化(hua)(hua)(hua)濕空氣氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)，改善金屬離子和金屬物(wu)質從溶液中的(de)(de)吸附。另一方(fang)(fang)面，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)被認為(wei)是(shi)(shi)錨(mao)定二(er)胺(an)等(deng)不(bu)同有(you)(you)機分(fen)子的(de)(de)初步改性(xing)。氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)通常分(fen)為(wei)干濕過(guo)程。水(shui)蒸(zheng)氣、氧(yang)(yang)氣、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳、臭氧(yang)(yang)等(deng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氣體(ti)在(zai)高溫下氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕式氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)液氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)溫和(20-100℃)在(zai)溫度下進行測(ce)試。硝酸鹽、硫(liu)酸鹽、過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫和過(guo)硫(liu)酸銨(an)是(shi)(shi)報(bao)告中*常見的(de)(de)液體(ti)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。

　　氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)類型(xing)、濃(nong)度(du)、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)時(shi)間和(he)溫度(du)指定了(le)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)嚴(yan)重(zhong)性(xing)(xing)，并確(que)定了(le)對活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)紋理(li)和(he)化(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)。值得(de)注意的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，碳材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)備和(he)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)起源以及影(ying)響(xiang)(xiang)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)變化(hua)(hua)(hua)程度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)歷史。因(yin)此，報告氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)影(ying)響(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)差異(yi)是(shi)合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。例如，一(yi)些(xie)研究(jiu)人員報告說(shuo)，濕氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)減少了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)積，而另一(yi)些(xie)報告顯(xian)示(shi)了(le)不變或增(zeng)加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)積。據報道，如果活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)在低溫下啟動(dong)，它可以通過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)結(jie)構獲得(de)更(geng)嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)。與活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫相比，前者在氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)過程中受損。另一(yi)方面(mian)(mian)，上(shang)述參數也會影(ying)響(xiang)(xiang)氧(yang)(yang)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)類型(xing)和(he)密度(du)。研究(jiu)人員報告說(shuo)，硝酸(suan)處(chu)理(li)可能是(shi)增(zeng)加(jia)羧基和(he)酚類基團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)好方法。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)是(shi)廢椰(ye)殼(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合適(shi)來源。本研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)了(le)解椰(ye)殼(ke)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)對硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。

　　為了研(yan)究活性炭表面(mian)的(de)(de)化(hua)學(xue)和(he)(he)程(cheng)序(xu)加熱(re)脫附(TPD)2720(儀(yi)器)采用(yong)(yong)化(hua)學(xue)吸(xi)附。用(yong)(yong)溫(wen)度(du)(du)(du)程(cheng)序(xu)解吸(xi)(TPD)。He溫(wen)度(du)(du)(du)梯(ti)度(du)(du)(du)的(de)(de)流速分(fen)(fen)(fen)別為25 mL min -1和(he)(he)5°C min -1.監(jian)測和(he)(he)記錄裝置的(de)(de)熱(re)電導檢測器(TCD)信號以(yi)解釋(shi)AC表面(mian)化(hua)學(xue)。在惰性氣(qi)體氣(qi)氛中加熱(re)活性炭時，氧(yang)(yang)官能團(tuan)從活性炭表面(mian)分(fen)(fen)(fen)解解吸(xi)CO 2和(he)(he)CO，大多數(shu)溫(wen)度(du)(du)(du)高達1000℃。分(fen)(fen)(fen)解溫(wen)度(du)(du)(du)和(he)(he)吸(xi)體積分(fen)(fen)(fen)別取決(jue)于氧(yang)(yang)組的(de)(de)類型和(he)(he)活性炭表面(mian)的(de)(de)密度(du)(du)(du)。羧基和(he)(he)內酯(zhi)分(fen)(fen)(fen)別在較低和(he)(he)較高的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)下分(fen)(fen)(fen)解CO 二、苯酚、堿(jian)、醚(mi)和(he)(he)奎寧起源于CO，羧酸酐基團(tuan)同時釋(shi)放CO和(he)(he)CO 2或連續地。TPD在某種程(cheng)度(du)(du)(du)上，分(fen)(fen)(fen)配溫(wen)度(du)(du)(du)是(shi)不同的(de)(de)。

　　TPD光譜下(xia)的(de)(de)曲線(以ABC表(biao)(biao)(biao)示(shi))面積可用(yong)作(zuo)氧(yang)化(hua)指(zhi)數。較高的(de)(de)ABC指(zhi)數表(biao)(biao)(biao)示(shi)氧(yang)化(hua)程度(du)。該(gai)指(zhi)標如上圖所示(shi)，ABC硝(xiao)(xiao)酸濃(nong)度(du)、時(shi)間或(huo)溫度(du)的(de)(de)增(zeng)加也(ye)相應(ying)地表(biao)(biao)(biao)明(ming)硝(xiao)(xiao)酸濃(nong)度(du)的(de)(de)增(zeng)加ABC氧(yang)組(zu)的(de)(de)后的(de)(de)氧(yang)組(zu)密度(du)。從表(biao)(biao)(biao)2和表(biao)(biao)(biao) 5 從右列(lie)可以看(kan)出(chu)，硝(xiao)(xiao)酸氧(yang)化(hua)條件對活性炭的(de)(de)結構和表(biao)(biao)(biao)面化(hua)學(xue)性質有(you)相同的(de)(de)影(ying)響。這一事實表(biao)(biao)(biao)明(ming)，表(biao)(biao)(biao)面氧(yang)基團(tuan)的(de)(de)增(zeng)加和表(biao)(biao)(biao)面積的(de)(de)減(jian)少(shao)可能是(shi)由于同樣的(de)(de)原因(yin)。

　　不同(tong)條件下的(de)活性(xing)炭(tan)氧化硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)。雖然表(biao)(biao)面積(ji)的(de)增加和(he)/或孔(kong)隙(xi)體(ti)積(ji)的(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)氧化已(yi)被報道用于交流，但(dan)研究表(biao)(biao)明(ming)(ming)，即使在輕度(du)氧化中，硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)氧化后活性(xing)炭(tan)的(de)比表(biao)(biao)面積(ji)和(he)孔(kong)/微孔(kong)體(ti)積(ji)也會損失。硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)還能(neng)產生大量的(de)氧官(guan)能(neng)團，尤其是酸(suan)官(guan)能(neng)團。得到(dao)的(de)結果，然而，表(biao)(biao)明(ming)(ming)氧化程度(du)對活性(xing)炭(tan)的(de)結構和(he)表(biao)(biao)面化學性(xing)質的(de)影響，遵循相同(tong)的(de)趨勢。