活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類(lei)(lei)活(huo)動的(de)激增(zeng)導致了環境中農業廢物(wu)的(de)增(zeng)加。我們(men)研究了鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰(ye)殼(ke)制備的(de)活(huo)性炭催化性能的(de)影響。大多(duo)數時候，這些(xie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)直接放置在(zai)環境中，會導致有機物(wu)的(de)過度(du)積累。雖然(ran)這類(lei)(lei)污染物(wu)是(shi)可生物(wu)降解的(de)，但其礦化需(xu)要很(hen)長時間。此外，由(you)于人類(lei)(lei)活(huo)動較(jiao)大，自然(ran)循環越(yue)來越(yue)困難。克服這一問(wen)題的(de)一個有吸引力的(de)選擇是(shi)使用固(gu)體廢物(wu)作(zuo)為能源(yuan)或原(yuan)料(liao)(liao)來獲得高價值(zhi)的(de)產品，如活(huo)性炭。它(ta)們(men)可以從(cong)椰(ye)殼(ke)、木材(cai)(cai)、油、泥炭、焦炭、獸骨、種子(zi)、鋸屑、稻殼(ke)和聚(ju)合(he)物(wu)等各(ge)種材(cai)(cai)料(liao)(liao)中制備。

　　由于活(huo)性(xing)(xing)炭具有(you)穩定(ding)的(de)物理化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質、高(gao)硬度、耐熱性(xing)(xing)、耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)和(he)導電性(xing)(xing)、耐酸堿性(xing)(xing)和(he)功能基團，近年(nian)來引起了人(ren)們的(de)關注。在制備活(huo)性(xing)(xing)炭時(shi)，可以(yi)控制表(biao)面(mian)積、吸(xi)附離子的(de)吸(xi)附性(xing)(xing)和(he)高(gao)比(bi)表(biao)面(mian)積。由于這(zhe)些特性(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)炭已應(ying)(ying)用于氣體或液(ye)體吸(xi)附、化(hua)學(xue)回收(shou)凈化(hua)、燃料(liao)電池儲氫等(deng)多個領(ling)域。此外，活(huo)性(xing)(xing)炭還被用作各種反應(ying)(ying)中的(de)催化(hua)劑和(he)載體，如乙苯脫氫、苯酚和(he)硝酸鹽或有(you)機染料(liao)。

　　讓我(wo)們來看看鐵含量(liang)對(dui)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)。我(wo)們發現，通過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫的(de)(de)(de)(de)吸附和氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)組合(he)過程(cheng)，鐵負(fu)荷活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭是一種有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。此外，負(fu)載(zai)(zai)磁赤鐵礦(kuang)的(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭可以通過吸附有效(xiao)去除(chu)水(shui)溶(rong)(rong)液中的(de)(de)(de)(de)人工(gong)紅色。另一方面，負(fu)載(zai)(zai)鐵復合(he)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭可以通過芬頓(dun)反應從水(shui)溶(rong)(rong)液中去除(chu)人工(gong)紅色。本研究以椰子殼為原料制備活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭，催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑用適當濃度(du)的(de)(de)(de)(de)硝酸鐵水(shui)溶(rong)(rong)液浸泡活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭，*終固體達(da)到2.5、5、10和15%的(de)(de)(de)(de)鐵含量(liang)。將系統保持攪拌(80rpm)2小時。該催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑在120oC干燥24小時，加(jia)熱(10分(fen)鐘(zhong))oC - 1)氮氣流下(100毫(hao)升(sheng)分(fen)鐘(zhong))- 1)高達(da)450oC，溫度(du)保持2小時。對(dui)椰殼活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭對(dui)椰殼活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)。去除(chu)亞甲藍時，用作織物染料的(de)(de)(de)(de)模型(xing)化(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物評估(gu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。

　　從(cong)實驗結果(guo)可(ke)以看出(chu)，在活性(xing)炭(tan)上形(xing)成(cheng)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)粒(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)方法如圖1所示。假(jia)設(she)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石顆(ke)粒(li)(li)(li)(li)主要在支撐(cheng)孔內，在加熱過(guo)程中由(you)(you)浸漬的(de)(de)(de)硝(xiao)酸(suan)鐵(tie)形(xing)成(cheng)。據信，因為起始材料中沒有Fe 2 因此(ci)(ci)，赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)首先產(chan)生(sheng)物(wu)質。一(yi)段時間(jian)后(hou)，一(yi)氧(yang)化碳由(you)(you)活性(xing)炭(tan)產(chan)生(sheng)，可(ke)以產(chan)生(sheng)一(yi)些Fe 3 還(huan)原成(cheng)Fe 2 生(sheng)產(chan)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)物(wu)種(zhong)。然(ran)而(er)，由(you)(you)于一(yi)氧(yang)化碳不能接(jie)近(jin)，一(yi)些赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)石可(ke)能仍(reng)然(ran)是(shi)顆(ke)粒(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)核心，因為還(huan)原應該從(cong)表面開始。因此(ci)(ci)，獲得的(de)(de)(de)顆(ke)粒(li)(li)(li)(li)由(you)(you)磁(ci)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)包圍的(de)(de)(de)赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)芯制成(cheng)。

　　所有樣(yang)品都顯示(shi)(shi)了典型(xing)的微孔(kong)(kong)(kong)和介(jie)孔(kong)(kong)(kong)材料II等(deng)溫(wen)線，有磁滯(zhi)回線，表(biao)示(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)內毛細(xi)管(guan)冷凝，如(ru)圖(tu)2所示(shi)(shi)。樣(yang)品的主(zhu)要結(jie)構特(te)征顯示(shi)(shi)在(zai)表(biao)中。可見活(huo)性(xing)炭(tan)含鐵量低(2).浸漬5%和5%不影響(xiang)其結(jie)構性(xing)質。這(zhe)一(yi)發現表(biao)明，與圖(tu)1結(jie)果一(yi)致，活(huo)性(xing)炭(tan)支撐(cheng)物的孔(kong)(kong)(kong)堵塞可以(yi)忽略(lve)不計。然而(er)，較高(gao)量的鐵(10%和15%)的活(huo)性(xing)炭(tan)導致比表(biao)面(mian)積(ji)大幅度(du)下降，這(zhe)與微孔(kong)(kong)(kong)面(mian)積(ji)和體積(ji)的減(jian)少密切相關。這(zhe)證實了假設大部分(fen)氧化鐵沉積(ji)在(zai)孔(kong)(kong)(kong)中，其他部分(fen)堵塞孔(kong)(kong)(kong)。

　　結論:椰(ye)殼成(cheng)功制(zhi)(zhi)(zhi)備了不(bu)同鐵量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭樣品提供了減少環(huan)境中農業廢物的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能性(xing)。固(gu)體(ti)根(gen)據鐵的(de)(de)(de)(de)(de)存在和(he)數量(liang)顯示不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)和(he)還原性(xing)質。除(chu)(chu)赤鐵礦(kuang)(kuang)制(zhi)(zhi)(zhi)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)良鐵樣(2).除(chu)(chu)5%外(wai)，發(fa)現磁鐵礦(kuang)(kuang)顆粒有赤鐵礦(kuang)(kuang)芯，其尺寸(28-34nm)隨著固(gu)體(ti)鐵量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)增加而(er)增加。這(zhe)(zhe)些活(huo)性(xing)炭可(ke)以從(cong)水(shui)溶(rong)液中去(qu)除(chu)(chu)88%的(de)(de)(de)(de)(de)亞(ya)甲(jia)基藍，主要是通(tong)過被認(ren)為比芬頓(dun)反應更(geng)快的(de)(de)(de)(de)(de)染料吸附。鐵15%的(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)體(ti)是*活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)(de)，可(ke)以與表面鐵的(de)(de)(de)(de)(de)*大(da)量(liang)有關，促進芬頓(dun)反應，并在活(huo)性(xing)炭表面形成(cheng)一個新的(de)(de)(de)(de)(de)官能團(tuan)，可(ke)以吸收(shou)亞(ya)甲(jia)藍。制(zhi)(zhi)(zhi)備和(he)使用(yong)這(zhe)(zhe)些活(huo)性(xing)炭催化劑有助于克服(fu)環(huan)境中有機(ji)廢物減少和(he)維護水(shui)資源的(de)(de)(de)(de)(de)紡(fang)織廢水(shui)凈(jing)化兩個問題。