活(huo)性炭(tan)催化分解過氧化氫

　　動(dong)力學(xue)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭催化(hua)(hua)分(fen)解過氧(yang)化(hua)(hua)氫(qing)。實驗研(yan)(yan)(yan)究(jiu)了反應物濃(nong)度(du)和(he)溫(wen)度(du)的(de)(de)影響。動(dong)力學(xue)數據通(tong)過初(chu)始反應速率的(de)(de)差異方法進行評估。過氧(yang)化(hua)(hua)氫(qing)由于分(fen)子(zi)的(de)(de)高反應性(xing)(xing)(xing)和(he)反應中間體(ti)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)能(neng)力(DCPH)催化(hua)(hua)分(fen)解研(yan)(yan)(yan)究(jiu)廣(guang)泛應用于均(jun)相和(he)非均(jun)相。在固(gu)體(ti)表(biao)面，不同的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)態和(he)/或(huo)形成絡合物可(ke)能(neng)發(fa)生在堿性(xing)(xing)(xing)或(huo)還原性(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)位點或(huo)與金屬(shu)離子(zi)有關(guan)的(de)(de)位置，如鐵(tie)、錳、銅、鈷(gu)和(he)釩。

　　過氧化氫實(shi)驗部分活(huo)性(xing)炭催化分解

　　實驗采用過氧化(hua)(hua)氫(qing)30%、活性(xing)炭碘值1000、亞甲藍21、35、表征官能團(tuan)。x10 -1m當(dang)量(liang)克(ke)-1，內酯2，44×10 -1 meq g -1，苯酚1,51×10 -1 meq g -1.基化(hua)(hua)合(he)物1，24×10 -2meq g -1.總(zong)堿性(xing)基團(tuan)1.12meqg-1。

　　方法

　　過氧(yang)化氫反(fan)應在溫度(du)控制的雙壁玻璃池中進(jin)行。然(ran)后用差壓傳感器測量(liang)氣(qi)壓。為了計算時間函數(shu)產生的分子氧(yang)量(liang)，校正壓力數(shu)據(ju)，考慮氣(qi)體的水(shui)蒸氣(qi)壓力、氧(yang)溶解度(du)和亨利常數(shu)作為溫度(du)函數(shu)。

　　反(fan)應混(hun)合物(wu)(wu)始(shi)終保(bao)持(chi)在(zai)50歲mL。過氧化氫的(de)(de)反(fan)應始(shi)于加入與活性碳水混(hun)合物(wu)(wu)相同的(de)(de)過氧化氫溶液。

　　為(wei)了獲得更多關(guan)于活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)性(xing)質的(de)(de)(de)(de)信(xin)息(xi)，研究了其酸(suan)(suan)(suan)性(xing)、堿性(xing)和(he)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原(yuan)(yuan)性(xing)質的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)液(ye)pH影響(xiang)過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫中(zhong)(zhong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)修飾。 。反應混合(he)物和(he)過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)(de)(de)濃度(du)為(wei)0.100mol L固定組(zu)合(he)物-1和(he)CAT等于2,00x10 -3克·毫升-1 在(zai)(zai)298K在(zai)(zai)2-10個溫度(du)下發現pH初始反應速率在(zai)(zai)單位溶(rong)(rong)液(ye)范(fan)圍(wei)內(nei)沒有顯著變化(hua)(hua)(hua)(hua)。該結果與Bohem滴定法給出的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)中(zhong)(zhong)官能團(tuan)的(de)(de)(de)(de)組(zu)成是一致的(de)(de)(de)(de)，其中(zhong)(zhong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)酸(suan)(suan)(suan)基團(tuan)與堿基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)比例很低。高錳酸(suan)(suan)(suan)鉀(jia)、過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫等強氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)會極大(da)地改(gai)變影響(xiang)過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)（圖1），從而推斷活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)還原(yuan)(yuan)基團(tuan)作為(wei)過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)點。以下方法對活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)進行化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)(xue)處(chu)理：HNO3濃度(du)5mol L-1 6個小時，用(yong)KMnO 4濃度(du)0.08mol L-1在(zai)(zai)酸(suan)(suan)(suan)H 2 SO 4 濃度(du)為(wei)0.5mol L-1 4小時用(yong)H 2 ? 2 的(de)(de)(de)(de)30r小時。在(zai)(zai)每次處(chu)理結束時，將(jiang)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)放入索氏提取器一周(zhou)，直到保證恒(heng)定pH值。*后，110活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)℃干(gan)燥(zao)至重量不再減輕，然(ran)后儲存在(zai)(zai)干(gan)燥(zao)器中(zhong)(zhong)。

　　討論實驗結果

　　質量比活性炭體積的變化

　　在中，過氧(yang)(yang)化物(wu)的初(chu)始濃度(du)被化時(shi)，過氧(yang)(yang)化物(wu)的初(chu)始濃度(du)被認(ren)為是(shi)(shi)，(a)中1,60x10 -1 mol L-1和(he)( b)在298K的溫(wen)度(du)下為7.92×10 -2 mol L -1。相對于活性炭的質量-體積獲得反應順序是(shi)(shi)一個(ge)和(he)表觀速率常數，? VEL，是(shi)(shi)約0.11毫升(sheng)克-1小(xiao)號(hao)-198 K(0.12毫升(sheng)克-1 小(xiao)號(hao)-1時(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 1,60x10 -1 mol-1和(he)0.10毫升(sheng)克-1小(xiao)號(hao)-1小(xiao)時(shi)[H 2 ? 2 ] 0 = 7,92x10 -2molL -1)。

　　當活性炭(CAT)質量-體積比(bi):(1)1.0×10 -3克(ke)毫升- 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

　　中溫度的作用取(qu)決于(yu)活性炭在(zai)過氧化(hua)氫初始濃度時的質量(liang)-體積(ji)比(bi)為200x10 -3克·毫升-1。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)實(shi)驗(yan)給出的(de)(de)(de)證據表(biao)明(ming)(ming)，過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)分解過(guo)(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)反(fan)應也表(biao)明(ming)(ming)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)點對應于減少堿性(xing)(xing)官能(neng)團或(huo)，因(yin)為當活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)和(he)(he)強氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)像高錳酸鉀和(he)(he)過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)一(yi)樣處(chu)理時，過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)分解率(lv)顯著下降（圖1）。通(tong)(tong)過(guo)(guo)研(yan)究(jiu)(jiu)過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)初(chu)始速(su)度(du)，在(zai)初(chu)始濃度(du)過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)和(he)(he)初(chu)始活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)數量(liang)和(he)(he)溫度(du)的(de)(de)(de)廣泛影響下獲得的(de)(de)(de)大量(liang)實(shi)驗(yan)數據通(tong)(tong)過(guo)(guo)平均(jun)典(dian)型(xing)反(fan)應速(su)率(lv)得到(dao)反(fan)應，使每個試劑(ji)(ji)為1.0，用約(yue)27千(qian)(qian)焦mol的(de)(de)(de)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)能(neng)-1。雖然這些結果(guo)證明(ming)(ming)了過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)偽一(yi)階定(ding)律(lv)是正(zheng)確的(de)(de)(de)，但他們(men)不知(zhi)道所研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)(de)系(xi)統的(de)(de)(de)異質性(xing)(xing)。*后，實(shi)驗(yan)數據可(ke)以通(tong)(tong)過(guo)(guo)考(kao)慮系(xi)統性(xing)(xing)質的(de)(de)(de)動力學(xue)方程(cheng)來證明(ming)(ming)，例(li)如Langmuir-Hinshelwood方程(cheng)令人滿意(yi)地處(chu)理。在(zai)這些條件下，活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)能(neng)力約(yue)為40千(qian)(qian)焦mol -1。這項工作表(biao)明(ming)(ming)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)分解過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)作為一(yi)種表(biao)示改性(xing)(xing)固體催化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)技術。