活性炭催(cui)化(hua)分解(jie)過(guo)氧化(hua)氫

　　動力學(xue)研究活性(xing)炭(tan)催化分解過(guo)氧化氫(qing)。實驗研究了(le)反應物濃(nong)度和(he)(he)溫度的(de)(de)(de)影響。動力學(xue)數據通過(guo)初始反應速率的(de)(de)(de)差異方法進(jin)行評估。過(guo)氧化氫(qing)由于分子(zi)的(de)(de)(de)高反應性(xing)和(he)(he)反應中間體的(de)(de)(de)氧化能(neng)(neng)力(DCPH)催化分解研究廣泛應用于均(jun)相和(he)(he)非均(jun)相。在固(gu)體表(biao)面，不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)氧化態和(he)(he)/或形成絡合物可能(neng)(neng)發生在堿性(xing)或還原性(xing)活性(xing)位點(dian)或與金屬離子(zi)有關的(de)(de)(de)位置，如鐵、錳、銅(tong)、鈷和(he)(he)釩。

　　過氧(yang)化氫實(shi)驗部(bu)分(fen)活性炭(tan)催化分(fen)解

　　實(shi)驗采用過氧化氫30%、活性炭碘值(zhi)1000、亞甲藍(lan)21、35、表征官能團(tuan)。x10 -1m當量(liang)克(ke)-1，內酯2，44×10 -1 meq g -1，苯酚(fen)1,51×10 -1 meq g -1.基(ji)化合(he)物1，24×10 -2meq g -1.總堿性基(ji)團(tuan)1.12meqg-1。

　　方法

　　過氧化氫反應在溫度(du)控制的(de)雙(shuang)壁玻璃(li)池中進行。然(ran)后用差壓傳感(gan)器測量氣壓。為了計算時(shi)間(jian)函數(shu)產生的(de)分子氧量，校正壓力數(shu)據，考慮氣體的(de)水蒸氣壓力、氧溶解度(du)和亨利(li)常數(shu)作(zuo)為溫度(du)函數(shu)。

　　反應(ying)混(hun)合(he)物始(shi)終保持在(zai)50歲mL。過(guo)氧化氫的(de)反應(ying)始(shi)于加入(ru)與活(huo)性碳水混(hun)合(he)物相同的(de)過(guo)氧化氫溶液。

　　為了(le)獲得更多(duo)關(guan)于(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)質的(de)信息，研究(jiu)了(le)其(qi)酸(suan)性(xing)(xing)(xing)、堿(jian)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)還(huan)原性(xing)(xing)(xing)質的(de)溶液(ye)pH影(ying)響過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)氫中活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)的(de)化(hua)(hua)學修飾。 。反應(ying)混合物和(he)(he)過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)物的(de)濃度(du)(du)為0.100mol L固定組(zu)合物-1和(he)(he)CAT等于(yu)2,00x10 -3克(ke)·毫升-1 在(zai)(zai)(zai)(zai)298K在(zai)(zai)(zai)(zai)2-10個(ge)溫度(du)(du)下發現pH初始反應(ying)速率在(zai)(zai)(zai)(zai)單位溶液(ye)范圍內沒有顯著變化(hua)(hua)。該結(jie)果與(yu)Bohem滴定法給出的(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)中官能團(tuan)的(de)組(zu)成是一致的(de)，其(qi)中活(huo)性(xing)(xing)(xing)酸(suan)基團(tuan)與(yu)堿(jian)基團(tuan)的(de)比例很低。高錳酸(suan)鉀、過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)氫等強氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)劑會極大地改(gai)變影(ying)響過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)氫的(de)表面(mian)（圖1），從(cong)而推斷活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)還(huan)原基團(tuan)作為過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)氫的(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)點(dian)。以下方法對活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)進行(xing)化(hua)(hua)學處(chu)理：HNO3濃度(du)(du)5mol L-1 6個(ge)小時(shi)，用(yong)KMnO 4濃度(du)(du)0.08mol L-1在(zai)(zai)(zai)(zai)酸(suan)H 2 SO 4 濃度(du)(du)為0.5mol L-1 4小時(shi)用(yong)H 2 ? 2 的(de)30r小時(shi)。在(zai)(zai)(zai)(zai)每次(ci)處(chu)理結(jie)束時(shi)，將(jiang)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)放入索氏提(ti)取(qu)器一周，直到保證恒定pH值。*后(hou)，110活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)℃干燥至重量不(bu)再(zai)減輕，然(ran)后(hou)儲存在(zai)(zai)(zai)(zai)干燥器中。

　　討論實驗結果

　　質量比活性炭體積的變化

　　在(zai)中(zhong)，過(guo)氧化(hua)物(wu)的初(chu)始濃(nong)度(du)(du)被(bei)化(hua)時(shi)，過(guo)氧化(hua)物(wu)的初(chu)始濃(nong)度(du)(du)被(bei)認(ren)為是，(a)中(zhong)1,60x10 -1 mol L-1和( b)在(zai)298K的溫(wen)度(du)(du)下為7.92×10 -2 mol L -1。相對于活性炭(tan)的質量(liang)-體積(ji)獲(huo)得反應順序是一個和表觀速率常數，? VEL，是約0.11毫升(sheng)克-1小號(hao)-198 K(0.12毫升(sheng)克-1 小號(hao)-1時(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 1,60x10 -1 mol-1和0.10毫升(sheng)克-1小號(hao)-1小時(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 7,92x10 -2molL -1)。

　　當活性炭(CAT)質(zhi)量(liang)-體積比:(1)1.0×10 -3克(ke)毫升(sheng)- 1，(b)2.0×10 -3 g mL -1和(c)4.0×10 -3 g mL -1，溫度為298 K.

　　溫度的影響

　　中溫度的(de)作用(yong)取(qu)決于活性炭在過(guo)氧化氫(qing)初始濃度時(shi)的(de)質(zhi)量(liang)-體積比為200x10 -3克(ke)·毫(hao)升-1。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)實(shi)(shi)驗(yan)給(gei)出的(de)(de)(de)(de)證(zheng)據表(biao)明(ming)，過(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)(qing)(qing)在活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面分(fen)(fen)解過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)化學反應也表(biao)明(ming)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)點(dian)對應于(yu)減(jian)少(shao)堿性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)官(guan)能(neng)團或，因為(wei)當(dang)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)強氧(yang)(yang)化劑像(xiang)高錳酸鉀和(he)過(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)(qing)(qing)一(yi)樣(yang)處理時，過(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)解率顯著下降(jiang)（圖1）。通(tong)過(guo)研究(jiu)過(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)初(chu)始速(su)度，在初(chu)始濃度過(guo)氧(yang)(yang)化物(wu)和(he)初(chu)始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)數量和(he)溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)廣泛(fan)影響下獲得的(de)(de)(de)(de)大量實(shi)(shi)驗(yan)數據通(tong)過(guo)平(ping)均(jun)典型(xing)反應速(su)率得到反應，使每(mei)個試劑為(wei)1.0，用約(yue)27千焦mol的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)化能(neng)-1。雖然這些結果證(zheng)明(ming)了過(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)偽一(yi)階(jie)定律是正確的(de)(de)(de)(de)，但(dan)他們不知道所(suo)研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)系統的(de)(de)(de)(de)異質性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。*后，實(shi)(shi)驗(yan)數據可以(yi)通(tong)過(guo)考慮系統性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)動力(li)學方(fang)程(cheng)來證(zheng)明(ming)，例如Langmuir-Hinshelwood方(fang)程(cheng)令人滿意地處理。在這些條件下，活(huo)(huo)化能(neng)力(li)約(yue)為(wei)40千焦mol -1。這項工作表(biao)明(ming)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)分(fen)(fen)解過(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)(qing)(qing)作為(wei)一(yi)種表(biao)示改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)固體催化活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)技術。