活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類活動(dong)的激增導(dao)致了環(huan)境中(zhong)(zhong)農業廢(fei)物(wu)的增加。我(wo)們研究了鐵含量(liang)(2.5、5、10、15%)對椰殼制(zhi)備的活性炭催化性能(neng)的影響。大多(duo)數時(shi)候，這(zhe)些材(cai)料(liao)直接(jie)放置在環(huan)境中(zhong)(zhong)，會導(dao)致有機物(wu)的過度積累(lei)。雖然這(zhe)類污染物(wu)是(shi)可(ke)(ke)生物(wu)降解的，但其礦化需要很(hen)長時(shi)間。此(ci)外(wai)，由于(yu)人類活動(dong)較大，自然循環(huan)越來越困難。克服這(zhe)一問題的一個有吸引力的選擇是(shi)使用固體廢(fei)物(wu)作(zuo)為能(neng)源或原(yuan)料(liao)來獲得(de)高(gao)價值的產品，如活性炭。它(ta)們可(ke)(ke)以從(cong)椰殼、木材(cai)、油(you)、泥炭、焦炭、獸(shou)骨、種子、鋸屑、稻殼和聚合物(wu)等各種材(cai)料(liao)中(zhong)(zhong)制(zhi)備。

　　由于活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭具有穩(wen)定的(de)物理化學性(xing)(xing)(xing)(xing)質、高硬度、耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)(he)導(dao)電性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐酸堿性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)(he)功能基團(tuan)，近年來(lai)引起了(le)人們的(de)關注。在(zai)制備活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭時，可以(yi)控制表(biao)面積(ji)、吸(xi)附(fu)離子的(de)吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)(he)(he)高比表(biao)面積(ji)。由于這些特性(xing)(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭已應用于氣體(ti)或液體(ti)吸(xi)附(fu)、化學回收凈化、燃料電池儲(chu)氫(qing)等多個領域。此外，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭還被用作各種反(fan)應中的(de)催化劑和(he)(he)(he)載(zai)體(ti)，如乙苯脫氫(qing)、苯酚和(he)(he)(he)硝(xiao)酸鹽或有機染料。

　　讓(rang)我(wo)們(men)來看(kan)看(kan)鐵(tie)含量(liang)對(dui)活性(xing)炭(tan)催(cui)化性(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。我(wo)們(men)發現，通過(guo)氧(yang)化氫的(de)(de)吸附和(he)氧(yang)化的(de)(de)組合(he)(he)過(guo)程，鐵(tie)負(fu)荷活性(xing)炭(tan)是一種(zhong)有效的(de)(de)催(cui)化劑(ji)(ji)。此外，負(fu)載(zai)磁赤鐵(tie)礦的(de)(de)活性(xing)炭(tan)可以(yi)(yi)通過(guo)吸附有效去除水(shui)溶液(ye)中(zhong)的(de)(de)人(ren)工(gong)紅(hong)色(se)。另一方面，負(fu)載(zai)鐵(tie)復合(he)(he)材料的(de)(de)活性(xing)炭(tan)可以(yi)(yi)通過(guo)芬頓反應從(cong)水(shui)溶液(ye)中(zhong)去除人(ren)工(gong)紅(hong)色(se)。本(ben)研(yan)究(jiu)以(yi)(yi)椰子殼(ke)為原料制備活性(xing)炭(tan)，催(cui)化劑(ji)(ji)用適當濃(nong)度的(de)(de)硝(xiao)酸鐵(tie)水(shui)溶液(ye)浸(jin)泡活性(xing)炭(tan)，*終固體達(da)到2.5、5、10和(he)15%的(de)(de)鐵(tie)含量(liang)。將系統保(bao)持攪拌(80rpm)2小(xiao)時(shi)。該催(cui)化劑(ji)(ji)在120oC干燥24小(xiao)時(shi)，加熱(re)(10分鐘)oC - 1)氮(dan)氣流下(100毫(hao)升分鐘)- 1)高達(da)450oC，溫度保(bao)持2小(xiao)時(shi)。對(dui)椰殼(ke)活性(xing)炭(tan)對(dui)椰殼(ke)活性(xing)炭(tan)催(cui)化性(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。去除亞甲藍時(shi)，用作織物染料的(de)(de)模型化合(he)(he)物評估催(cui)化劑(ji)(ji)。

　　從(cong)實(shi)驗結果可以(yi)看出，在活性(xing)炭(tan)上形成磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)粒的(de)方法如圖1所示。假設磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)石顆(ke)粒主要在支撐(cheng)孔內，在加熱過程(cheng)中由(you)浸漬的(de)硝酸鐵(tie)(tie)(tie)(tie)形成。據信，因(yin)為起始材料中沒有Fe 2 因(yin)此(ci)(ci)，赤鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)首先(xian)產生(sheng)(sheng)物(wu)質。一段時間后(hou)，一氧化(hua)碳(tan)由(you)活性(xing)炭(tan)產生(sheng)(sheng)，可以(yi)產生(sheng)(sheng)一些(xie)Fe 3 還原成Fe 2 生(sheng)(sheng)產磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)物(wu)種。然而(er)，由(you)于一氧化(hua)碳(tan)不能(neng)接近，一些(xie)赤鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)石可能(neng)仍然是(shi)顆(ke)粒的(de)核心，因(yin)為還原應該從(cong)表面開始。因(yin)此(ci)(ci)，獲(huo)得的(de)顆(ke)粒由(you)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)包圍的(de)赤鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)芯制成。

　　所(suo)(suo)有(you)樣(yang)品都顯示(shi)了典型的(de)微孔(kong)(kong)和介孔(kong)(kong)材料II等溫線，有(you)磁滯回(hui)線，表(biao)示(shi)孔(kong)(kong)內毛細管冷凝，如圖2所(suo)(suo)示(shi)。樣(yang)品的(de)主要結(jie)構特征顯示(shi)在(zai)表(biao)中。可(ke)見活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)含鐵量低(2).浸(jin)漬5%和5%不(bu)影響其(qi)結(jie)構性(xing)(xing)(xing)質。這(zhe)一(yi)發現表(biao)明，與圖1結(jie)果一(yi)致，活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)支撐物的(de)孔(kong)(kong)堵塞(sai)(sai)可(ke)以忽略不(bu)計。然而，較(jiao)高量的(de)鐵(10%和15%)的(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)導致比表(biao)面積(ji)大幅度下降(jiang)，這(zhe)與微孔(kong)(kong)面積(ji)和體積(ji)的(de)減少(shao)密切相關。這(zhe)證實了假設(she)大部分(fen)氧化鐵沉(chen)積(ji)在(zai)孔(kong)(kong)中，其(qi)他部分(fen)堵塞(sai)(sai)孔(kong)(kong)。

　　結(jie)(jie)論:椰殼成(cheng)功制(zhi)備了不(bu)同(tong)鐵(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)樣品(pin)提供了減(jian)少(shao)環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)農業廢物(wu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性。固體根據鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)存在和數(shu)量(liang)顯示不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構和還原性質。除赤(chi)鐵(tie)礦制(zhi)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)不(bu)良鐵(tie)樣(2).除5%外(wai)，發(fa)現(xian)磁鐵(tie)礦顆粒(li)有赤(chi)鐵(tie)礦芯，其(qi)尺寸(28-34nm)隨(sui)著(zhu)固體鐵(tie)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)而增加(jia)(jia)。這些(xie)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)可(ke)以從水溶液中(zhong)(zhong)(zhong)去除88%的(de)(de)(de)(de)亞甲基藍，主要是(shi)通過(guo)被認為比芬頓(dun)反應更快的(de)(de)(de)(de)染料吸附(fu)。鐵(tie)15%的(de)(de)(de)(de)固體是(shi)*活(huo)(huo)(huo)躍的(de)(de)(de)(de)，可(ke)以與(yu)表面(mian)鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)*大量(liang)有關，促進芬頓(dun)反應，并在活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)表面(mian)形成(cheng)一個(ge)新的(de)(de)(de)(de)官能團(tuan)，可(ke)以吸收亞甲藍。制(zhi)備和使用這些(xie)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)催化劑有助于克服環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)有機廢物(wu)減(jian)少(shao)和維護(hu)水資(zi)源的(de)(de)(de)(de)紡織(zhi)廢水凈化兩個(ge)問題。