通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)性炭的(de)前體，它可能(neng)有一定數量(liang)的(de)不同類型和密度的(de)官(guan)能(neng)團(tuan)。由煤(mei)、石(shi)油、焦炭、木材、水果石(shi)、椰子殼(ke)等制(zhi)備的(de)活(huo)性炭主要(yao)含(han)有氧官(guan)能(neng)團(tuan)。使用富氮聚合(he)物等活(huo)性炭前體生產的(de)活(huo)性炭有大量(liang)的(de)氮表面基團(tuan)。

　　氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)是(shi)活(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)改性(xing)(xing)的(de)重要方法，是(shi)活(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)產生(sheng)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)官能團的(de)常規(gui)方法。原因是(shi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)不(bu)(bu)僅可以(yi)作(zuo)為某些應(ying)用的(de)*終官能化(hua)(hua)(hua)，還可以(yi)作(zuo)為進一(yi)步官能化(hua)(hua)(hua)的(de)初(chu)步表(biao)面(mian)處理。酸(suan)性(xing)(xing)基團有利(li)于(yu)苯胺催(cui)化(hua)(hua)(hua)濕(shi)(shi)空氣(qi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)，改善(shan)金(jin)屬(shu)離子(zi)和金(jin)屬(shu)物質(zhi)從溶液中(zhong)(zhong)的(de)吸附。另一(yi)方面(mian)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)被認為是(shi)錨定二胺等不(bu)(bu)同有機(ji)分(fen)(fen)子(zi)的(de)初(chu)步改性(xing)(xing)。氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)通常分(fen)(fen)為干濕(shi)(shi)過程。水蒸氣(qi)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)、二氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳、臭氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)等氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氣(qi)體在高溫(wen)下氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕(shi)(shi)式氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)液氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑溫(wen)和(20-100℃)在溫(wen)度下進行測試。硝酸(suan)鹽(yan)、硫酸(suan)鹽(yan)、過氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫和過硫酸(suan)銨是(shi)報告(gao)中(zhong)(zhong)*常見的(de)液體氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑。

　　氧化(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)類型、濃度(du)、氧化(hua)(hua)時間和(he)(he)溫度(du)指定了(le)氧化(hua)(hua)的(de)(de)(de)嚴重(zhong)性(xing)，并(bing)確定了(le)對活性(xing)炭(tan)紋(wen)理和(he)(he)化(hua)(hua)學性(xing)質的(de)(de)(de)影響(xiang)。值得注意的(de)(de)(de)是(shi)，碳材料的(de)(de)(de)制(zhi)備和(he)(he)活化(hua)(hua)的(de)(de)(de)起源以及影響(xiang)活性(xing)炭(tan)變(bian)化(hua)(hua)程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)歷史。因(yin)此(ci)，報(bao)(bao)告(gao)氧化(hua)(hua)影響(xiang)的(de)(de)(de)差(cha)異(yi)是(shi)合(he)理的(de)(de)(de)。例如，一些(xie)(xie)研(yan)究人(ren)(ren)員(yuan)報(bao)(bao)告(gao)說，濕(shi)氧化(hua)(hua)減少了(le)活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)表(biao)面積，而(er)另一些(xie)(xie)報(bao)(bao)告(gao)顯(xian)示了(le)不變(bian)或增(zeng)加的(de)(de)(de)表(biao)面積。據報(bao)(bao)道，如果活性(xing)炭(tan)在低溫下(xia)啟動，它可(ke)以通過(guo)氧化(hua)(hua)結構獲得更嚴重(zhong)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)。與(yu)活性(xing)炭(tan)活化(hua)(hua)的(de)(de)(de)高溫相比，前者在氧化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中受損。另一方面，上述參(can)數也會(hui)影響(xiang)氧團的(de)(de)(de)類型和(he)(he)密度(du)。研(yan)究人(ren)(ren)員(yuan)報(bao)(bao)告(gao)說，硝酸(suan)處理可(ke)能(neng)是(shi)增(zeng)加羧基和(he)(he)酚類基團的(de)(de)(de)好方法。活性(xing)炭(tan)是(shi)廢椰殼的(de)(de)(de)合(he)適來源。本研(yan)究的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)了(le)解(jie)椰殼活性(xing)炭(tan)對硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)作用。

　　為了研究活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)程序加熱脫附(TPD)2720(儀器)采用化(hua)學(xue)(xue)吸(xi)附。用溫(wen)度(du)(du)程序解(jie)(jie)(jie)吸(xi)(TPD)。He溫(wen)度(du)(du)梯度(du)(du)的(de)(de)流(liu)速分(fen)別為25 mL min -1和(he)(he)(he)5°C min -1.監測(ce)和(he)(he)(he)記(ji)錄(lu)裝置的(de)(de)熱電導檢測(ce)器(TCD)信號以解(jie)(jie)(jie)釋(shi)AC表(biao)面(mian)(mian)化(hua)學(xue)(xue)。在惰性(xing)(xing)氣(qi)體(ti)氣(qi)氛中加熱活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭時(shi)，氧官能團從活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)(mian)分(fen)解(jie)(jie)(jie)解(jie)(jie)(jie)吸(xi)CO 2和(he)(he)(he)CO，大多數溫(wen)度(du)(du)高達1000℃。分(fen)解(jie)(jie)(jie)溫(wen)度(du)(du)和(he)(he)(he)吸(xi)體(ti)積分(fen)別取決于氧組的(de)(de)類型和(he)(he)(he)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)密度(du)(du)。羧基和(he)(he)(he)內(nei)酯分(fen)別在較低(di)和(he)(he)(he)較高的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)下分(fen)解(jie)(jie)(jie)CO 二、苯(ben)酚、堿、醚和(he)(he)(he)奎寧起源于CO，羧酸(suan)酐(gan)基團同時(shi)釋(shi)放CO和(he)(he)(he)CO 2或連續地。TPD在某種(zhong)程度(du)(du)上，分(fen)配溫(wen)度(du)(du)是不同的(de)(de)。

　　TPD光(guang)譜(pu)下的(de)(de)(de)曲線(以(yi)ABC表(biao)(biao)(biao)(biao)示)面(mian)積可(ke)用作(zuo)氧(yang)(yang)化指(zhi)數。較高(gao)的(de)(de)(de)ABC指(zhi)數表(biao)(biao)(biao)(biao)示氧(yang)(yang)化程度(du)。該指(zhi)標如上圖所示，ABC硝酸(suan)濃(nong)(nong)度(du)、時間或(huo)溫度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)也相應地表(biao)(biao)(biao)(biao)明硝酸(suan)濃(nong)(nong)度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)ABC氧(yang)(yang)組的(de)(de)(de)后的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)組密度(du)。從表(biao)(biao)(biao)(biao)2和表(biao)(biao)(biao)(biao) 5 從右(you)列可(ke)以(yi)看出，硝酸(suan)氧(yang)(yang)化條件對活性炭(tan)的(de)(de)(de)結構和表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)化學性質(zhi)有相同(tong)的(de)(de)(de)影響(xiang)。這一事實(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)明，表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)氧(yang)(yang)基團的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)和表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)積的(de)(de)(de)減少可(ke)能是由于同(tong)樣的(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)。

　　不(bu)同條件下的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)氧(yang)(yang)化(hua)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)。雖然表面積(ji)(ji)的(de)增加和/或(huo)孔(kong)隙體積(ji)(ji)的(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)氧(yang)(yang)化(hua)已被報道用于交流，但研究(jiu)表明，即使(shi)在輕度(du)氧(yang)(yang)化(hua)中，硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)氧(yang)(yang)化(hua)后(hou)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)比(bi)表面積(ji)(ji)和孔(kong)/微孔(kong)體積(ji)(ji)也會損失。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)還能產生大量(liang)的(de)氧(yang)(yang)官能團，尤其是酸(suan)(suan)(suan)官能團。得(de)到的(de)結(jie)果，然而，表明氧(yang)(yang)化(hua)程度(du)對活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)結(jie)構(gou)和表面化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質的(de)影響，遵循相(xiang)同的(de)趨勢。