活性炭催化分解(jie)過氧化氫

　　動(dong)(dong)力學研(yan)(yan)(yan)究活性(xing)(xing)(xing)炭催化(hua)分(fen)解過(guo)氧(yang)化(hua)氫。實驗研(yan)(yan)(yan)究了反應(ying)物濃度和(he)溫度的影響(xiang)。動(dong)(dong)力學數據通過(guo)初始反應(ying)速率(lv)的差異方法(fa)進行(xing)評(ping)估(gu)。過(guo)氧(yang)化(hua)氫由于分(fen)子的高反應(ying)性(xing)(xing)(xing)和(he)反應(ying)中間(jian)體的氧(yang)化(hua)能力(DCPH)催化(hua)分(fen)解研(yan)(yan)(yan)究廣(guang)泛應(ying)用(yong)于均(jun)相(xiang)和(he)非均(jun)相(xiang)。在固體表(biao)面(mian)，不同的氧(yang)化(hua)態和(he)/或形成絡合(he)物可能發(fa)生在堿性(xing)(xing)(xing)或還(huan)原(yuan)性(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)位(wei)點或與金屬離子有關(guan)的位(wei)置(zhi)，如鐵(tie)、錳、銅、鈷和(he)釩。

　　過氧化氫(qing)實驗部分活性炭催化分解

　　實驗采用過氧化氫(qing)30%、活性(xing)炭碘值(zhi)1000、亞甲藍21、35、表征(zheng)官能團。x10 -1m當(dang)量克-1，內酯2，44×10 -1 meq g -1，苯酚1,51×10 -1 meq g -1.基(ji)化合物1，24×10 -2meq g -1.總堿性(xing)基(ji)團1.12meqg-1。

　　方法

　　過氧化氫反應在溫(wen)度控制的(de)(de)(de)雙(shuang)壁(bi)玻璃池中進行。然(ran)后用差壓(ya)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)量氣壓(ya)。為了(le)計算時(shi)間函數(shu)產(chan)生的(de)(de)(de)分子氧量，校正壓(ya)力(li)數(shu)據，考(kao)慮氣體的(de)(de)(de)水蒸氣壓(ya)力(li)、氧溶解度和亨利(li)常數(shu)作為溫(wen)度函數(shu)。

　　反應混(hun)(hun)合(he)物(wu)(wu)始終保持在50歲mL。過氧化氫的反應始于加入與活(huo)性碳水(shui)混(hun)(hun)合(he)物(wu)(wu)相同的過氧化氫溶液(ye)。

　　為了(le)獲得更多關于(yu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)的(de)信息(xi)，研(yan)究了(le)其(qi)酸(suan)性(xing)(xing)、堿性(xing)(xing)和(he)氧化(hua)(hua)還(huan)原性(xing)(xing)質(zhi)的(de)溶(rong)液(ye)(ye)pH影響(xiang)過(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)(qing)中(zhong)(zhong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)(mian)的(de)化(hua)(hua)學修飾(shi)。 。反應(ying)混合(he)物和(he)過(guo)氧化(hua)(hua)物的(de)濃(nong)度(du)為0.100mol L固定(ding)組合(he)物-1和(he)CAT等于(yu)2,00x10 -3克·毫(hao)升-1 在(zai)(zai)298K在(zai)(zai)2-10個溫度(du)下發現(xian)pH初始反應(ying)速(su)率在(zai)(zai)單位溶(rong)液(ye)(ye)范(fan)圍內沒有顯著變化(hua)(hua)。該結果與Bohem滴定(ding)法(fa)給(gei)出的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)中(zhong)(zhong)官能團(tuan)(tuan)的(de)組成是一(yi)致的(de)，其(qi)中(zhong)(zhong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)酸(suan)基團(tuan)(tuan)與堿基團(tuan)(tuan)的(de)比例(li)很低。高(gao)錳酸(suan)鉀(jia)、過(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)(qing)等強氧化(hua)(hua)劑會(hui)極大地改變影響(xiang)過(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)表(biao)面(mian)(mian)（圖1），從而(er)推(tui)斷(duan)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)(mian)還(huan)原基團(tuan)(tuan)作為過(guo)氧化(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)點。以下方法(fa)對活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)(mian)進(jin)行化(hua)(hua)學處(chu)理：HNO3濃(nong)度(du)5mol L-1 6個小(xiao)時，用(yong)KMnO 4濃(nong)度(du)0.08mol L-1在(zai)(zai)酸(suan)H 2 SO 4 濃(nong)度(du)為0.5mol L-1 4小(xiao)時用(yong)H 2 ? 2 的(de)30r小(xiao)時。在(zai)(zai)每次處(chu)理結束時，將活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)放入索氏提(ti)取器(qi)一(yi)周，直到保證恒定(ding)pH值(zhi)。*后(hou)，110活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)℃干燥至重量不再減輕，然(ran)后(hou)儲(chu)存在(zai)(zai)干燥器(qi)中(zhong)(zhong)。

　　討論實驗結果

　　質量比活性炭體積的變化

　　在(zai)中，過(guo)氧化物的初始濃度被化時，過(guo)氧化物的初始濃度被認為是，(a)中1,60x10 -1 mol L-1和( b)在(zai)298K的溫度下為7.92×10 -2 mol L -1。相對于(yu)活性炭的質量(liang)-體積獲(huo)得反應順序(xu)是一個和表觀速(su)率常數，? VEL，是約0.11毫(hao)升克-1小(xiao)號-198 K(0.12毫(hao)升克-1 小(xiao)號-1時[H 2 ? 2 ] 0 = 1,60x10 -1 mol-1和0.10毫(hao)升克-1小(xiao)號-1小(xiao)時[H 2 ? 2 ] 0 = 7,92x10 -2molL -1)。

　　當活性炭(CAT)質(zhi)量(liang)-體積比:(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(du)為298 K.

　　溫度的影響

　　中溫度的作用(yong)取(qu)決于活(huo)性(xing)炭在過氧化(hua)氫初始濃度時的質(zhi)量-體積比為200x10 -3克(ke)·毫升-1。

　　活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)實驗給(gei)出的(de)(de)(de)證據(ju)表(biao)(biao)明(ming)，過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)在活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)(biao)面分解(jie)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學反(fan)應也(ye)表(biao)(biao)明(ming)，活(huo)性點對(dui)應于減少堿性官能(neng)團或(huo)，因為當活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)和(he)(he)強氧化(hua)(hua)(hua)劑像(xiang)高錳酸鉀和(he)(he)過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)一(yi)樣處理時，過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)分解(jie)率顯(xian)著下降（圖1）。通過(guo)(guo)(guo)研究過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)初始速度，在初始濃度過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)物和(he)(he)初始活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)量和(he)(he)溫度的(de)(de)(de)廣(guang)泛影響下獲得的(de)(de)(de)大量實驗數(shu)(shu)據(ju)通過(guo)(guo)(guo)平均典型反(fan)應速率得到反(fan)應，使(shi)每個試劑為1.0，用約27千焦mol的(de)(de)(de)活(huo)化(hua)(hua)(hua)能(neng)-1。雖然(ran)這些(xie)結果證明(ming)了過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)的(de)(de)(de)偽(wei)一(yi)階定律(lv)是正確(que)的(de)(de)(de)，但(dan)他們不知道所研究的(de)(de)(de)系統的(de)(de)(de)異質(zhi)性。*后，實驗數(shu)(shu)據(ju)可(ke)以通過(guo)(guo)(guo)考慮系統性質(zhi)的(de)(de)(de)動力(li)學方(fang)程(cheng)來(lai)證明(ming)，例(li)如Langmuir-Hinshelwood方(fang)程(cheng)令人滿意(yi)地處理。在這些(xie)條件(jian)下，活(huo)化(hua)(hua)(hua)能(neng)力(li)約為40千焦mol -1。這項(xiang)工作表(biao)(biao)明(ming)，活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)分解(jie)過(guo)(guo)(guo)氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)作為一(yi)種表(biao)(biao)示改性固體催化(hua)(hua)(hua)活(huo)性的(de)(de)(de)技(ji)術。