通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的前體，它(ta)可能有(you)一定數(shu)量的不同類型和密度的官能團。由煤(mei)、石油(you)、焦炭(tan)、木材、水果石、椰子殼等制備(bei)的活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)主要含(han)有(you)氧官能團。使用富氮(dan)聚合物(wu)等活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)前體生產的活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)有(you)大量的氮(dan)表面基(ji)團。

　　氧(yang)(yang)(yang)化(hua)是(shi)(shi)活性(xing)(xing)炭(tan)表面改(gai)性(xing)(xing)的(de)重要方法，是(shi)(shi)活性(xing)(xing)炭(tan)表面產(chan)生氧(yang)(yang)(yang)官能團的(de)常規方法。原因是(shi)(shi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)不(bu)僅可以作為(wei)某些(xie)應用的(de)*終(zhong)官能化(hua)，還可以作為(wei)進(jin)一步官能化(hua)的(de)初步表面處(chu)理。酸(suan)(suan)性(xing)(xing)基團有利于苯(ben)胺催化(hua)濕空氣(qi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)，改(gai)善金屬離子和(he)(he)金屬物質從(cong)溶液(ye)(ye)中的(de)吸附。另一方面，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)被認(ren)為(wei)是(shi)(shi)錨定二胺等不(bu)同有機分(fen)子的(de)初步改(gai)性(xing)(xing)。氧(yang)(yang)(yang)化(hua)通常分(fen)為(wei)干濕過(guo)程。水蒸氣(qi)、氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)碳、臭氧(yang)(yang)(yang)等氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氣(qi)體在高溫(wen)下氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(> 700°C)濕式(shi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)液(ye)(ye)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)劑溫(wen)和(he)(he)(20-100℃)在溫(wen)度下進(jin)行(xing)測試。硝酸(suan)(suan)鹽、硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)鹽、過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氫(qing)和(he)(he)過(guo)硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)銨是(shi)(shi)報告中*常見(jian)的(de)液(ye)(ye)體氧(yang)(yang)(yang)化(hua)劑。

　　氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)型(xing)、濃度(du)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時間(jian)和(he)(he)溫(wen)度(du)指定了氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)嚴重性(xing)，并確定了對(dui)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭紋理(li)和(he)(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學性(xing)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。值得注(zhu)意的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，碳材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)備和(he)(he)活(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)起(qi)源以(yi)及影(ying)(ying)響(xiang)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)程度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)歷(li)史。因此，報(bao)告(gao)(gao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)影(ying)(ying)響(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)差異是(shi)合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。例如(ru)，一(yi)(yi)些(xie)研(yan)究(jiu)人員報(bao)告(gao)(gao)說，濕氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)減少了活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面積(ji)(ji)，而另(ling)一(yi)(yi)些(xie)報(bao)告(gao)(gao)顯示了不(bu)變或增加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面積(ji)(ji)。據(ju)報(bao)道，如(ru)果活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭在低(di)溫(wen)下啟(qi)動，它可以(yi)通過氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)結構(gou)獲(huo)得更嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。與活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭活(huo)(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫(wen)相比，前者在氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過程中受(shou)損。另(ling)一(yi)(yi)方(fang)面，上(shang)述(shu)參(can)數也(ye)會影(ying)(ying)響(xiang)氧(yang)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)型(xing)和(he)(he)密(mi)度(du)。研(yan)究(jiu)人員報(bao)告(gao)(gao)說，硝酸處理(li)可能是(shi)增加(jia)羧基和(he)(he)酚類(lei)基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)好方(fang)法。活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭是(shi)廢椰殼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合適來源。本研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)了解椰殼活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭對(dui)硝酸鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。

　　為了研究活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面的(de)化學(xue)和(he)(he)(he)程序(xu)加熱脫附(fu)(TPD)2720(儀器(qi))采用化學(xue)吸(xi)(xi)附(fu)。用溫度(du)程序(xu)解吸(xi)(xi)(TPD)。He溫度(du)梯度(du)的(de)流速分(fen)(fen)(fen)別為25 mL min -1和(he)(he)(he)5°C min -1.監測(ce)和(he)(he)(he)記(ji)錄裝置(zhi)的(de)熱電導檢(jian)測(ce)器(qi)(TCD)信號以解釋AC表面化學(xue)。在惰性(xing)(xing)氣體氣氛中加熱活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)時(shi)，氧官能(neng)團從活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面分(fen)(fen)(fen)解解吸(xi)(xi)CO 2和(he)(he)(he)CO，大多數溫度(du)高達1000℃。分(fen)(fen)(fen)解溫度(du)和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)體積分(fen)(fen)(fen)別取決于(yu)氧組的(de)類(lei)型和(he)(he)(he)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面的(de)密(mi)度(du)。羧基和(he)(he)(he)內(nei)酯分(fen)(fen)(fen)別在較低和(he)(he)(he)較高的(de)溫度(du)下分(fen)(fen)(fen)解CO 二、苯酚、堿、醚和(he)(he)(he)奎寧(ning)起源于(yu)CO，羧酸酐基團同時(shi)釋放CO和(he)(he)(he)CO 2或連(lian)續(xu)地。TPD在某(mou)種程度(du)上，分(fen)(fen)(fen)配溫度(du)是不同的(de)。

　　TPD光譜下的(de)曲線(xian)(以ABC表(biao)(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi))面(mian)積可(ke)(ke)用作氧(yang)化(hua)指(zhi)數。較高的(de)ABC指(zhi)數表(biao)(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)氧(yang)化(hua)程度(du)。該指(zhi)標如上圖所示(shi)(shi)，ABC硝(xiao)(xiao)酸濃度(du)、時間或溫度(du)的(de)增(zeng)加(jia)也(ye)相應(ying)地表(biao)(biao)(biao)(biao)明硝(xiao)(xiao)酸濃度(du)的(de)增(zeng)加(jia)ABC氧(yang)組(zu)的(de)后(hou)的(de)氧(yang)組(zu)密度(du)。從表(biao)(biao)(biao)(biao)2和表(biao)(biao)(biao)(biao) 5 從右列可(ke)(ke)以看出，硝(xiao)(xiao)酸氧(yang)化(hua)條(tiao)件對活性炭(tan)的(de)結構和表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)化(hua)學(xue)性質有(you)相同(tong)的(de)影(ying)響。這(zhe)一事實(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)明，表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)氧(yang)基(ji)團的(de)增(zeng)加(jia)和表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)積的(de)減(jian)少可(ke)(ke)能是由于同(tong)樣的(de)原(yuan)因(yin)。

　　不同(tong)條件下的(de)(de)活(huo)性炭氧化硝酸(suan)(suan)(suan)。雖然(ran)表(biao)(biao)面積(ji)(ji)的(de)(de)增加和(he)/或孔隙體積(ji)(ji)的(de)(de)硝酸(suan)(suan)(suan)氧化已被(bei)報道用于交(jiao)流，但研究表(biao)(biao)明，即使在(zai)輕度氧化中，硝酸(suan)(suan)(suan)氧化后活(huo)性炭的(de)(de)比表(biao)(biao)面積(ji)(ji)和(he)孔/微孔體積(ji)(ji)也會損失(shi)。硝酸(suan)(suan)(suan)還能產生大量(liang)的(de)(de)氧官能團，尤其是酸(suan)(suan)(suan)官能團。得(de)到的(de)(de)結果，然(ran)而，表(biao)(biao)明氧化程度對活(huo)性炭的(de)(de)結構和(he)表(biao)(biao)面化學(xue)性質的(de)(de)影響，遵循相(xiang)同(tong)的(de)(de)趨勢。