活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類活(huo)動的(de)激增導致了環境中農業廢物(wu)(wu)的(de)增加。我們研究(jiu)了鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰殼(ke)制備(bei)的(de)活(huo)性炭(tan)催化性能(neng)的(de)影響。大(da)(da)多數時候，這(zhe)些材料(liao)直接(jie)放置在環境中，會(hui)導致有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)過度(du)積累。雖(sui)然這(zhe)類污染物(wu)(wu)是可(ke)生物(wu)(wu)降(jiang)解的(de)，但(dan)其礦化需要(yao)很長時間。此(ci)外，由于人類活(huo)動較大(da)(da)，自然循環越(yue)來越(yue)困難。克(ke)服這(zhe)一問題的(de)一個有(you)吸(xi)引(yin)力的(de)選擇是使用(yong)固體廢物(wu)(wu)作(zuo)為(wei)能(neng)源或(huo)原(yuan)料(liao)來獲得(de)高(gao)價值的(de)產(chan)品，如(ru)活(huo)性炭(tan)。它們可(ke)以從椰殼(ke)、木材、油、泥炭(tan)、焦(jiao)炭(tan)、獸骨、種子、鋸屑、稻殼(ke)和(he)聚合物(wu)(wu)等各種材料(liao)中制備(bei)。

　　由于(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)具(ju)有穩定的物理(li)化(hua)學性(xing)質(zhi)、高(gao)硬度(du)、耐熱性(xing)、耐腐蝕性(xing)和(he)(he)導電性(xing)、耐酸堿性(xing)和(he)(he)功能基團，近(jin)年來(lai)引起了人們的關注。在(zai)制備活(huo)性(xing)炭(tan)時(shi)，可以控制表面積(ji)、吸附(fu)離(li)子的吸附(fu)性(xing)和(he)(he)高(gao)比表面積(ji)。由于(yu)這些特性(xing)，活(huo)性(xing)炭(tan)已(yi)應(ying)用(yong)于(yu)氣體(ti)(ti)或(huo)液體(ti)(ti)吸附(fu)、化(hua)學回收凈(jing)化(hua)、燃料電池儲氫等多個領(ling)域。此(ci)外，活(huo)性(xing)炭(tan)還被用(yong)作(zuo)各種反應(ying)中的催化(hua)劑和(he)(he)載體(ti)(ti)，如乙苯(ben)脫氫、苯(ben)酚和(he)(he)硝酸鹽或(huo)有機染料。

　　讓(rang)我(wo)們來看看鐵(tie)含(han)量對(dui)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)催化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。我(wo)們發現(xian)，通過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫的(de)(de)(de)吸附和氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)組合過程，鐵(tie)負(fu)荷活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)是一(yi)種有效(xiao)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。此(ci)外，負(fu)載(zai)磁赤鐵(tie)礦的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)可(ke)以(yi)通過吸附有效(xiao)去除水(shui)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)人工紅(hong)色。另(ling)一(yi)方面(mian)，負(fu)載(zai)鐵(tie)復合材料(liao)的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)可(ke)以(yi)通過芬頓(dun)反(fan)應從水(shui)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)去除人工紅(hong)色。本研(yan)究(jiu)以(yi)椰(ye)子(zi)殼為(wei)原料(liao)制備活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)，催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑用(yong)適當濃度的(de)(de)(de)硝酸(suan)鐵(tie)水(shui)溶(rong)液(ye)浸泡活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)，*終固體達到2.5、5、10和15%的(de)(de)(de)鐵(tie)含(han)量。將系統保(bao)持(chi)攪拌(ban)(80rpm)2小時(shi)。該(gai)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑在(zai)120oC干燥(zao)24小時(shi)，加(jia)熱(10分(fen)鐘(zhong))oC - 1)氮(dan)氣流下(100毫升分(fen)鐘(zhong))- 1)高達450oC，溫度保(bao)持(chi)2小時(shi)。對(dui)椰(ye)殼活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)對(dui)椰(ye)殼活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)催化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。去除亞(ya)甲藍(lan)時(shi)，用(yong)作(zuo)織物(wu)(wu)染(ran)料(liao)的(de)(de)(de)模(mo)型化(hua)(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)評(ping)估催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。

　　從實驗結果可以看(kan)出，在活性炭上形(xing)(xing)成磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)粒(li)的方法如圖(tu)1所示。假設(she)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)石顆粒(li)主(zhu)要在支撐孔(kong)內，在加熱過(guo)程(cheng)中由浸漬的硝酸鐵(tie)(tie)形(xing)(xing)成。據信，因(yin)為起始材料中沒有(you)Fe 2 因(yin)此(ci)，赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)首先產生物(wu)(wu)質。一(yi)(yi)(yi)段時間后(hou)，一(yi)(yi)(yi)氧化(hua)碳由活性炭產生，可以產生一(yi)(yi)(yi)些Fe 3 還(huan)(huan)原(yuan)成Fe 2 生產磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)的物(wu)(wu)種(zhong)。然而，由于一(yi)(yi)(yi)氧化(hua)碳不能接(jie)近(jin)，一(yi)(yi)(yi)些赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)石可能仍然是顆粒(li)的核心(xin)，因(yin)為還(huan)(huan)原(yuan)應該從表面開始。因(yin)此(ci)，獲(huo)得的顆粒(li)由磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)包圍的赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯制(zhi)成。

　　所有樣品都顯示了典型的(de)(de)微(wei)孔(kong)和介(jie)孔(kong)材料II等溫線(xian)，有磁滯回線(xian)，表(biao)(biao)(biao)示孔(kong)內毛(mao)細管(guan)冷凝，如(ru)圖(tu)2所示。樣品的(de)(de)主要結構(gou)特征顯示在表(biao)(biao)(biao)中(zhong)。可(ke)見活(huo)性(xing)炭含鐵(tie)(tie)量(liang)低(2).浸漬5%和5%不影響(xiang)其結構(gou)性(xing)質。這(zhe)(zhe)一發現表(biao)(biao)(biao)明(ming)，與圖(tu)1結果一致(zhi)，活(huo)性(xing)炭支撐物的(de)(de)孔(kong)堵塞(sai)可(ke)以忽略不計。然(ran)而，較高量(liang)的(de)(de)鐵(tie)(tie)(10%和15%)的(de)(de)活(huo)性(xing)炭導致(zhi)比表(biao)(biao)(biao)面積大幅度下(xia)降，這(zhe)(zhe)與微(wei)孔(kong)面積和體積的(de)(de)減少密切相關。這(zhe)(zhe)證實了假(jia)設大部分氧(yang)化鐵(tie)(tie)沉積在孔(kong)中(zhong)，其他部分堵塞(sai)孔(kong)。

　　結論:椰殼(ke)成(cheng)功(gong)制(zhi)備了(le)不(bu)同鐵(tie)(tie)(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品提供了(le)減少環境中農業廢物的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性(xing)。固體(ti)根據鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)存在和數量(liang)顯示(shi)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)結構(gou)和還原性(xing)質(zhi)。除赤鐵(tie)(tie)(tie)礦制(zhi)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)不(bu)良鐵(tie)(tie)(tie)樣(2).除5%外(wai)，發現磁鐵(tie)(tie)(tie)礦顆粒有(you)赤鐵(tie)(tie)(tie)礦芯，其尺寸(28-34nm)隨(sui)著固體(ti)鐵(tie)(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而增(zeng)加。這些活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以(yi)(yi)從水溶液(ye)中去除88%的(de)(de)(de)(de)亞甲(jia)基(ji)藍，主要是通過(guo)被認為(wei)比芬(fen)頓反應(ying)更快的(de)(de)(de)(de)染料(liao)吸附。鐵(tie)(tie)(tie)15%的(de)(de)(de)(de)固體(ti)是*活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)，可(ke)以(yi)(yi)與表(biao)(biao)面鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)*大(da)量(liang)有(you)關，促進芬(fen)頓反應(ying)，并(bing)在活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表(biao)(biao)面形成(cheng)一個新(xin)的(de)(de)(de)(de)官(guan)能團，可(ke)以(yi)(yi)吸收亞甲(jia)藍。制(zhi)備和使用這些活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)催(cui)化劑(ji)有(you)助于克(ke)服環境中有(you)機廢物減少和維護水資源的(de)(de)(de)(de)紡織廢水凈(jing)化兩(liang)個問題(ti)。