活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人(ren)類活(huo)動(dong)的(de)(de)激增導致了環(huan)境(jing)(jing)中(zhong)農業廢物(wu)(wu)的(de)(de)增加。我們研究了鐵含量(2.5、5、10、15%)對(dui)椰殼(ke)(ke)制(zhi)備的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)催化性(xing)(xing)能的(de)(de)影響。大(da)(da)多數時候，這些材(cai)(cai)(cai)料直(zhi)接放置在(zai)環(huan)境(jing)(jing)中(zhong)，會導致有(you)機物(wu)(wu)的(de)(de)過度積累。雖然(ran)這類污染物(wu)(wu)是可(ke)生物(wu)(wu)降(jiang)解的(de)(de)，但(dan)其(qi)礦(kuang)化需要很長時間。此外，由于人(ren)類活(huo)動(dong)較大(da)(da)，自然(ran)循環(huan)越來越困難。克服(fu)這一問題的(de)(de)一個有(you)吸引力的(de)(de)選擇是使用固(gu)體廢物(wu)(wu)作(zuo)為能源或原(yuan)料來獲得高價值的(de)(de)產品，如活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。它(ta)們可(ke)以從椰殼(ke)(ke)、木(mu)材(cai)(cai)(cai)、油、泥炭(tan)(tan)、焦炭(tan)(tan)、獸骨(gu)、種子、鋸屑、稻(dao)殼(ke)(ke)和聚合物(wu)(wu)等(deng)各種材(cai)(cai)(cai)料中(zhong)制(zhi)備。

　　由于活性(xing)炭(tan)具有穩(wen)定的物理(li)化(hua)學(xue)性(xing)質、高硬度、耐(nai)熱性(xing)、耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)和(he)導電(dian)(dian)性(xing)、耐(nai)酸(suan)堿性(xing)和(he)功(gong)能(neng)基團，近年來引起了人們的關注。在制(zhi)備活性(xing)炭(tan)時，可以控(kong)制(zhi)表面(mian)(mian)積(ji)(ji)、吸(xi)(xi)(xi)附(fu)離子的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)和(he)高比表面(mian)(mian)積(ji)(ji)。由于這些特性(xing)，活性(xing)炭(tan)已(yi)應用(yong)于氣體(ti)或液體(ti)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)、化(hua)學(xue)回收凈(jing)化(hua)、燃料電(dian)(dian)池儲氫等多個領域。此外，活性(xing)炭(tan)還被用(yong)作各種反應中的催化(hua)劑和(he)載體(ti)，如乙苯脫氫、苯酚和(he)硝酸(suan)鹽(yan)或有機(ji)染料。

　　讓我們來(lai)看(kan)看(kan)鐵(tie)(tie)含(han)量(liang)對(dui)活(huo)(huo)性(xing)炭催(cui)化(hua)性(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。我們發現，通(tong)過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)氫的(de)(de)吸附和氧(yang)(yang)化(hua)的(de)(de)組合(he)過(guo)程(cheng)，鐵(tie)(tie)負荷活(huo)(huo)性(xing)炭是一種有(you)效的(de)(de)催(cui)化(hua)劑(ji)。此外，負載磁赤鐵(tie)(tie)礦的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭可以(yi)通(tong)過(guo)吸附有(you)效去除水(shui)溶液中的(de)(de)人工(gong)紅(hong)(hong)色。另(ling)一方面，負載鐵(tie)(tie)復(fu)合(he)材料的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭可以(yi)通(tong)過(guo)芬頓反應從水(shui)溶液中去除人工(gong)紅(hong)(hong)色。本研(yan)究以(yi)椰(ye)子殼為(wei)原料制備(bei)活(huo)(huo)性(xing)炭，催(cui)化(hua)劑(ji)用(yong)適當濃度的(de)(de)硝(xiao)酸鐵(tie)(tie)水(shui)溶液浸泡活(huo)(huo)性(xing)炭，*終固體達到2.5、5、10和15%的(de)(de)鐵(tie)(tie)含(han)量(liang)。將系(xi)統(tong)保(bao)持攪(jiao)拌(80rpm)2小(xiao)(xiao)時(shi)。該催(cui)化(hua)劑(ji)在120oC干燥24小(xiao)(xiao)時(shi)，加(jia)熱(10分鐘(zhong))oC - 1)氮(dan)氣流(liu)下(100毫升分鐘(zhong))- 1)高達450oC，溫度保(bao)持2小(xiao)(xiao)時(shi)。對(dui)椰(ye)殼活(huo)(huo)性(xing)炭對(dui)椰(ye)殼活(huo)(huo)性(xing)炭催(cui)化(hua)性(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。去除亞甲(jia)藍時(shi)，用(yong)作織物染(ran)料的(de)(de)模型化(hua)合(he)物評(ping)估(gu)催(cui)化(hua)劑(ji)。

　　從實(shi)驗結果可(ke)(ke)以看(kan)出，在活性(xing)炭上形成(cheng)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)粒(li)(li)(li)的(de)(de)方(fang)法如圖1所(suo)示。假(jia)設磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)顆粒(li)(li)(li)主要(yao)在支撐孔內，在加熱過程(cheng)中由(you)浸漬的(de)(de)硝酸鐵(tie)形成(cheng)。據信，因為起始材料中沒有Fe 2 因此，赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)首(shou)先產生(sheng)物(wu)質。一段時間(jian)后，一氧化碳由(you)活性(xing)炭產生(sheng)，可(ke)(ke)以產生(sheng)一些(xie)Fe 3 還原(yuan)成(cheng)Fe 2 生(sheng)產磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)物(wu)種。然而，由(you)于一氧化碳不(bu)能(neng)接近，一些(xie)赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)石(shi)可(ke)(ke)能(neng)仍然是顆粒(li)(li)(li)的(de)(de)核心，因為還原(yuan)應該從表面(mian)開(kai)始。因此，獲(huo)得(de)的(de)(de)顆粒(li)(li)(li)由(you)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)包圍的(de)(de)赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)芯制(zhi)成(cheng)。

　　所有(you)樣品都(dou)顯示(shi)(shi)了典型的(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)和(he)介孔(kong)材料(liao)II等溫線，有(you)磁滯回(hui)線，表(biao)示(shi)(shi)孔(kong)內毛細(xi)管冷凝，如圖2所示(shi)(shi)。樣品的(de)(de)(de)主要結(jie)構特征(zheng)顯示(shi)(shi)在(zai)表(biao)中。可見活性炭含鐵(tie)量(liang)低(2).浸漬5%和(he)5%不影響(xiang)其結(jie)構性質(zhi)。這一(yi)發(fa)現表(biao)明(ming)，與(yu)圖1結(jie)果一(yi)致，活性炭支撐物的(de)(de)(de)孔(kong)堵塞(sai)可以(yi)忽(hu)略不計。然而，較高量(liang)的(de)(de)(de)鐵(tie)(10%和(he)15%)的(de)(de)(de)活性炭導致比表(biao)面積(ji)大幅度下降，這與(yu)微(wei)孔(kong)面積(ji)和(he)體積(ji)的(de)(de)(de)減少密切相關(guan)。這證(zheng)實了假設大部分氧化鐵(tie)沉積(ji)在(zai)孔(kong)中，其他部分堵塞(sai)孔(kong)。

　　結論(lun):椰(ye)殼成功制備(bei)了不同鐵(tie)(tie)(tie)(tie)量(liang)(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)品提供(gong)了減(jian)(jian)少環境中(zhong)農業廢物(wu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性(xing)。固(gu)體根據(ju)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在和數量(liang)(liang)顯示不同的(de)(de)(de)(de)結構和還原性(xing)質。除赤鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦制成的(de)(de)(de)(de)不良鐵(tie)(tie)(tie)(tie)樣(yang)(2).除5%外，發(fa)現磁鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦顆粒有赤鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦芯，其尺寸(28-34nm)隨著固(gu)體鐵(tie)(tie)(tie)(tie)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增加而增加。這些活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以(yi)從(cong)水溶液中(zhong)去除88%的(de)(de)(de)(de)亞(ya)甲(jia)基藍(lan)，主要是通過(guo)被(bei)認為比芬(fen)頓反(fan)應(ying)更(geng)快的(de)(de)(de)(de)染料吸附。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)15%的(de)(de)(de)(de)固(gu)體是*活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)，可(ke)以(yi)與表面鐵(tie)(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)*大量(liang)(liang)有關，促進(jin)芬(fen)頓反(fan)應(ying)，并在活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表面形成一個新的(de)(de)(de)(de)官能團，可(ke)以(yi)吸收亞(ya)甲(jia)藍(lan)。制備(bei)和使用這些活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)催化(hua)劑有助于克服(fu)環境中(zhong)有機(ji)廢物(wu)減(jian)(jian)少和維護水資源的(de)(de)(de)(de)紡(fang)織廢水凈化(hua)兩(liang)個問題。