活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類活(huo)動(dong)的激(ji)增導致了環(huan)境中農業廢(fei)物(wu)的增加。我們(men)研究了鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰(ye)殼(ke)制備(bei)的活(huo)性(xing)炭催化性(xing)能的影響(xiang)。大多數時(shi)候，這些(xie)材(cai)料直接放(fang)置在環(huan)境中，會導致有機物(wu)的過度積累。雖(sui)然(ran)這類污染物(wu)是可生(sheng)物(wu)降(jiang)解的，但其礦化需要很長時(shi)間(jian)。此外，由(you)于人類活(huo)動(dong)較大，自(zi)然(ran)循環(huan)越(yue)來(lai)(lai)越(yue)困難。克服這一問(wen)題的一個(ge)有吸引(yin)力的選(xuan)擇是使用固體廢(fei)物(wu)作為能源或原料來(lai)(lai)獲得高價值的產(chan)品(pin)，如活(huo)性(xing)炭。它們(men)可以從椰(ye)殼(ke)、木材(cai)、油、泥(ni)炭、焦炭、獸骨、種子、鋸屑(xie)、稻殼(ke)和聚合(he)物(wu)等各種材(cai)料中制備(bei)。

　　由于活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有(you)(you)穩定的物理(li)化(hua)學(xue)(xue)性(xing)(xing)質、高硬度、耐(nai)熱性(xing)(xing)、耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)(xing)和導(dao)電性(xing)(xing)、耐(nai)酸堿性(xing)(xing)和功能基(ji)團，近年來引起了人們(men)的關注。在制備活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)時，可(ke)以控制表(biao)面積(ji)、吸附離子的吸附性(xing)(xing)和高比表(biao)面積(ji)。由于這些(xie)特性(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)已應用(yong)于氣體或液(ye)體吸附、化(hua)學(xue)(xue)回收凈化(hua)、燃(ran)料(liao)電池儲(chu)氫等多個領(ling)域。此外(wai)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)還被用(yong)作各種反應中的催(cui)化(hua)劑和載體，如乙苯脫氫、苯酚和硝酸鹽或有(you)(you)機染料(liao)。

　　讓(rang)我們來看看鐵(tie)(tie)含量(liang)對活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)影響(xiang)。我們發現，通過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫的(de)(de)吸(xi)附和氧(yang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)組合(he)過(guo)(guo)程(cheng)，鐵(tie)(tie)負荷(he)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)是一(yi)種(zhong)有效的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。此外(wai)，負載磁赤鐵(tie)(tie)礦的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)可(ke)以(yi)通過(guo)(guo)吸(xi)附有效去(qu)除(chu)水溶液中的(de)(de)人工(gong)紅色(se)(se)。另(ling)一(yi)方面，負載鐵(tie)(tie)復合(he)材(cai)料的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)可(ke)以(yi)通過(guo)(guo)芬頓(dun)反應從水溶液中去(qu)除(chu)人工(gong)紅色(se)(se)。本研究以(yi)椰子殼為原(yuan)料制備活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)，催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑用適當濃(nong)度的(de)(de)硝酸鐵(tie)(tie)水溶液浸泡活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)，*終固體達到2.5、5、10和15%的(de)(de)鐵(tie)(tie)含量(liang)。將系統保持(chi)攪(jiao)拌(ban)(80rpm)2小時。該催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑在120oC干燥(zao)24小時，加熱(10分(fen)鐘(zhong))oC - 1)氮氣流下(100毫升分(fen)鐘(zhong))- 1)高達450oC，溫度保持(chi)2小時。對椰殼活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)對椰殼活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)影響(xiang)。去(qu)除(chu)亞甲(jia)藍時，用作織(zhi)物染(ran)料的(de)(de)模型化(hua)(hua)(hua)合(he)物評估催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)劑。

　　從實(shi)驗結果可(ke)以(yi)看出(chu)，在(zai)(zai)活(huo)性炭上形成(cheng)磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)粒(li)(li)的(de)方法(fa)如(ru)圖(tu)1所示。假設磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)石(shi)顆粒(li)(li)主(zhu)要在(zai)(zai)支撐孔內(nei)，在(zai)(zai)加熱(re)過程(cheng)中(zhong)由浸(jin)漬(zi)的(de)硝酸鐵(tie)(tie)形成(cheng)。據信，因為起始(shi)材料中(zhong)沒有Fe 2 因此(ci)，赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)首先產生(sheng)物(wu)質(zhi)。一(yi)(yi)(yi)段時間后，一(yi)(yi)(yi)氧化碳由活(huo)性炭產生(sheng)，可(ke)以(yi)產生(sheng)一(yi)(yi)(yi)些Fe 3 還(huan)原成(cheng)Fe 2 生(sheng)產磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)的(de)物(wu)種。然而，由于一(yi)(yi)(yi)氧化碳不能接近(jin)，一(yi)(yi)(yi)些赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)石(shi)可(ke)能仍(reng)然是(shi)顆粒(li)(li)的(de)核心，因為還(huan)原應該(gai)從表面開始(shi)。因此(ci)，獲得的(de)顆粒(li)(li)由磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)包圍的(de)赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯制(zhi)成(cheng)。

　　所有樣品都顯(xian)示了典型的微(wei)孔(kong)和(he)介孔(kong)材料II等溫線(xian)，有磁滯回線(xian)，表(biao)示孔(kong)內(nei)毛(mao)細管冷凝，如圖2所示。樣品的主要結(jie)構(gou)特(te)征顯(xian)示在(zai)表(biao)中。可(ke)見活性(xing)炭含鐵(tie)量(liang)低(2).浸(jin)漬5%和(he)5%不影響其(qi)結(jie)構(gou)性(xing)質(zhi)。這一發現表(biao)明，與(yu)圖1結(jie)果一致，活性(xing)炭支撐物的孔(kong)堵塞可(ke)以忽(hu)略不計。然而(er)，較高量(liang)的鐵(tie)(10%和(he)15%)的活性(xing)炭導致比(bi)表(biao)面積(ji)大幅度(du)下降，這與(yu)微(wei)孔(kong)面積(ji)和(he)體積(ji)的減少密切(qie)相關。這證實(shi)了假設大部(bu)分氧化鐵(tie)沉積(ji)在(zai)孔(kong)中，其(qi)他(ta)部(bu)分堵塞孔(kong)。

　　結論(lun):椰殼成功制(zhi)備了不(bu)同(tong)鐵(tie)(tie)量(liang)(liang)(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭樣(yang)品(pin)提供了減(jian)少(shao)環境中農(nong)業廢物(wu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性(xing)。固體(ti)(ti)根據鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)存在和(he)(he)數(shu)量(liang)(liang)(liang)顯示不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)結構和(he)(he)還(huan)原性(xing)質(zhi)。除赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)制(zhi)成的(de)(de)(de)(de)不(bu)良(liang)鐵(tie)(tie)樣(yang)(2).除5%外(wai)，發(fa)現磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)顆粒有(you)(you)(you)赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)芯，其尺寸(28-34nm)隨著固體(ti)(ti)鐵(tie)(tie)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加而增(zeng)加。這些(xie)活(huo)(huo)性(xing)炭可(ke)以從水溶液中去(qu)除88%的(de)(de)(de)(de)亞甲基(ji)藍，主要是通過被(bei)認(ren)為比芬頓反(fan)應更快(kuai)的(de)(de)(de)(de)染料吸(xi)附。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)(de)(de)固體(ti)(ti)是*活(huo)(huo)躍(yue)的(de)(de)(de)(de)，可(ke)以與(yu)表面(mian)鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)*大量(liang)(liang)(liang)有(you)(you)(you)關(guan)，促進芬頓反(fan)應，并在活(huo)(huo)性(xing)炭表面(mian)形(xing)成一個新(xin)的(de)(de)(de)(de)官能(neng)團，可(ke)以吸(xi)收亞甲藍。制(zhi)備和(he)(he)使(shi)用這些(xie)活(huo)(huo)性(xing)炭催化(hua)劑有(you)(you)(you)助于克服(fu)環境中有(you)(you)(you)機廢物(wu)減(jian)少(shao)和(he)(he)維護水資源的(de)(de)(de)(de)紡織廢水凈化(hua)兩個問題。