通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活性炭(tan)(tan)的(de)前(qian)體(ti)，它(ta)可能(neng)有一定數量的(de)不同類型和密度的(de)官能(neng)團。由(you)煤、石油、焦炭(tan)(tan)、木材、水果石、椰子殼等制備的(de)活性炭(tan)(tan)主要含(han)有氧官能(neng)團。使(shi)用(yong)富氮聚合物等活性炭(tan)(tan)前(qian)體(ti)生產的(de)活性炭(tan)(tan)有大量的(de)氮表面基(ji)團。

　　氧化(hua)是(shi)活性(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)改性(xing)(xing)的(de)(de)(de)重要(yao)方法(fa)，是(shi)活性(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)產生氧官能團(tuan)的(de)(de)(de)常(chang)規(gui)方法(fa)。原因是(shi)氧化(hua)不(bu)僅可以作為(wei)某些應用的(de)(de)(de)*終官能化(hua)，還可以作為(wei)進一步(bu)官能化(hua)的(de)(de)(de)初步(bu)表面(mian)處理(li)。酸性(xing)(xing)基團(tuan)有利于(yu)苯胺催化(hua)濕(shi)(shi)空氣(qi)氧化(hua)，改善金(jin)屬離子和金(jin)屬物質從溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)吸(xi)附。另(ling)一方面(mian)，氧化(hua)被認為(wei)是(shi)錨定(ding)二(er)(er)胺等不(bu)同(tong)有機分子的(de)(de)(de)初步(bu)改性(xing)(xing)。氧化(hua)通常(chang)分為(wei)干(gan)濕(shi)(shi)過(guo)(guo)程。水蒸氣(qi)、氧氣(qi)、二(er)(er)氧化(hua)碳、臭氧等氧化(hua)氣(qi)體在(zai)高溫下氧化(hua)(> 700°C)濕(shi)(shi)式氧化(hua)液(ye)氧化(hua)劑(ji)(ji)溫和(20-100℃)在(zai)溫度下進行測試。硝酸鹽、硫酸鹽、過(guo)(guo)氧化(hua)氫和過(guo)(guo)硫酸銨是(shi)報(bao)告中(zhong)*常(chang)見(jian)的(de)(de)(de)液(ye)體氧化(hua)劑(ji)(ji)。

　　氧化(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)類(lei)(lei)型、濃度、氧化(hua)(hua)時間和溫度指定了(le)氧化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)嚴(yan)重性(xing)，并(bing)確定了(le)對活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)紋理(li)和化(hua)(hua)學性(xing)質的(de)(de)(de)(de)影響。值得注意的(de)(de)(de)(de)是，碳材料的(de)(de)(de)(de)制備(bei)和活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)起源(yuan)(yuan)以及影響活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)變(bian)化(hua)(hua)程(cheng)度的(de)(de)(de)(de)歷史。因此，報告氧化(hua)(hua)影響的(de)(de)(de)(de)差(cha)異是合理(li)的(de)(de)(de)(de)。例如，一些(xie)研(yan)究人(ren)員(yuan)報告說(shuo)，濕氧化(hua)(hua)減少了(le)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積(ji)，而另一些(xie)報告顯示了(le)不(bu)變(bian)或增(zeng)加的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積(ji)。據報道，如果活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)在(zai)低溫下啟(qi)動(dong)，它可以通過氧化(hua)(hua)結(jie)構獲(huo)得更嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)。與活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)高溫相比(bi)，前(qian)者在(zai)氧化(hua)(hua)過程(cheng)中受(shou)損。另一方面(mian)，上述參數也會影響氧團(tuan)的(de)(de)(de)(de)類(lei)(lei)型和密(mi)度。研(yan)究人(ren)員(yuan)報告說(shuo)，硝酸(suan)(suan)處理(li)可能是增(zeng)加羧基和酚(fen)類(lei)(lei)基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)好方法。活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)是廢椰殼的(de)(de)(de)(de)合適來(lai)源(yuan)(yuan)。本研(yan)究的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是了(le)解椰殼活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)對硝酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。

　　為了研究活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面(mian)的(de)(de)化(hua)學(xue)和(he)(he)程(cheng)序加(jia)熱脫附(TPD)2720(儀器)采(cai)用化(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附。用溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)程(cheng)序解(jie)吸(xi)(xi)(TPD)。He溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)梯度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)流(liu)速分(fen)(fen)別(bie)為25 mL min -1和(he)(he)5°C min -1.監測和(he)(he)記錄裝置(zhi)的(de)(de)熱電(dian)導(dao)檢測器(TCD)信號以(yi)解(jie)釋AC表面(mian)化(hua)學(xue)。在惰(duo)性(xing)(xing)氣(qi)體氣(qi)氛中(zhong)加(jia)熱活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)時(shi)，氧官(guan)能(neng)團從活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面(mian)分(fen)(fen)解(jie)解(jie)吸(xi)(xi)CO 2和(he)(he)CO，大多數溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)高(gao)達(da)1000℃。分(fen)(fen)解(jie)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)和(he)(he)吸(xi)(xi)體積分(fen)(fen)別(bie)取決于氧組的(de)(de)類(lei)型和(he)(he)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面(mian)的(de)(de)密度(du)(du)(du)(du)。羧(suo)基和(he)(he)內酯分(fen)(fen)別(bie)在較(jiao)低和(he)(he)較(jiao)高(gao)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)下分(fen)(fen)解(jie)CO 二、苯酚、堿、醚和(he)(he)奎寧起源于CO，羧(suo)酸酐基團同時(shi)釋放CO和(he)(he)CO 2或連續地(di)。TPD在某(mou)種(zhong)程(cheng)度(du)(du)(du)(du)上，分(fen)(fen)配(pei)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)是不同的(de)(de)。

　　TPD光(guang)譜下的(de)(de)(de)曲(qu)線(以(yi)ABC表(biao)(biao)示(shi))面積(ji)可(ke)用作氧(yang)(yang)化指(zhi)數(shu)。較高的(de)(de)(de)ABC指(zhi)數(shu)表(biao)(biao)示(shi)氧(yang)(yang)化程度。該(gai)指(zhi)標(biao)如上(shang)圖所示(shi)，ABC硝(xiao)酸(suan)(suan)濃度、時間或(huo)溫度的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)也相(xiang)應地表(biao)(biao)明硝(xiao)酸(suan)(suan)濃度的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)ABC氧(yang)(yang)組的(de)(de)(de)后的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)組密(mi)度。從表(biao)(biao)2和(he)表(biao)(biao) 5 從右(you)列可(ke)以(yi)看出，硝(xiao)酸(suan)(suan)氧(yang)(yang)化條件(jian)對活性炭(tan)的(de)(de)(de)結構和(he)表(biao)(biao)面化學性質有(you)相(xiang)同的(de)(de)(de)影響。這一事實表(biao)(biao)明，表(biao)(biao)面氧(yang)(yang)基團(tuan)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)和(he)表(biao)(biao)面積(ji)的(de)(de)(de)減(jian)少可(ke)能是(shi)由于(yu)同樣(yang)的(de)(de)(de)原(yuan)因。

　　不同(tong)條件下的活性炭(tan)氧(yang)(yang)化硝酸。雖然(ran)表面(mian)積的增加和/或孔(kong)隙體(ti)積的硝酸氧(yang)(yang)化已被報道用于交(jiao)流(liu)，但研究表明，即(ji)使(shi)在輕度(du)(du)氧(yang)(yang)化中(zhong)，硝酸氧(yang)(yang)化后(hou)活性炭(tan)的比表面(mian)積和孔(kong)/微孔(kong)體(ti)積也會損(sun)失。硝酸還(huan)能產生大量的氧(yang)(yang)官能團(tuan)，尤(you)其是酸官能團(tuan)。得到(dao)的結果(guo)，然(ran)而，表明氧(yang)(yang)化程(cheng)度(du)(du)對活性炭(tan)的結構(gou)和表面(mian)化學性質的影(ying)響，遵循相同(tong)的趨勢(shi)。