活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人(ren)類活動(dong)的(de)(de)激增(zeng)導致(zhi)了環境中(zhong)農業廢(fei)物(wu)(wu)的(de)(de)增(zeng)加。我們研究(jiu)了鐵含量(liang)(2.5、5、10、15%)對椰殼制(zhi)備的(de)(de)活性(xing)炭(tan)催化性(xing)能(neng)的(de)(de)影(ying)響。大多數時(shi)候，這些材料直(zhi)接(jie)放置在環境中(zhong)，會(hui)導致(zhi)有機物(wu)(wu)的(de)(de)過度(du)積(ji)累(lei)。雖然(ran)這類污染(ran)物(wu)(wu)是(shi)可生物(wu)(wu)降解的(de)(de)，但其礦化需要(yao)很長時(shi)間。此外(wai)，由于(yu)人(ren)類活動(dong)較大，自然(ran)循(xun)環越(yue)來越(yue)困難。克服這一問題的(de)(de)一個有吸引力(li)的(de)(de)選(xuan)擇是(shi)使(shi)用固體廢(fei)物(wu)(wu)作為能(neng)源或(huo)原料來獲得高價值的(de)(de)產品，如活性(xing)炭(tan)。它們可以從椰殼、木材、油(you)、泥炭(tan)、焦炭(tan)、獸骨、種(zhong)子、鋸屑、稻殼和(he)聚合物(wu)(wu)等各(ge)種(zhong)材料中(zhong)制(zhi)備。

　　由于(yu)活性炭(tan)(tan)具(ju)有穩(wen)定的(de)物(wu)理化學(xue)性質(zhi)、高硬度、耐熱性、耐腐蝕性和(he)導(dao)電性、耐酸(suan)堿性和(he)功能基團，近年(nian)來引起了人們的(de)關注。在制備活性炭(tan)(tan)時，可以控制表面(mian)積(ji)、吸(xi)附(fu)離(li)子的(de)吸(xi)附(fu)性和(he)高比表面(mian)積(ji)。由于(yu)這些特性，活性炭(tan)(tan)已應用于(yu)氣體(ti)或(huo)液體(ti)吸(xi)附(fu)、化學(xue)回收凈化、燃料電池(chi)儲氫等多個領(ling)域(yu)。此外，活性炭(tan)(tan)還被用作(zuo)各種反(fan)應中的(de)催化劑和(he)載體(ti)，如乙苯(ben)脫氫、苯(ben)酚和(he)硝酸(suan)鹽或(huo)有機染料。

　　讓我們(men)(men)來(lai)看(kan)看(kan)鐵含量對(dui)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)化(hua)性(xing)(xing)能的(de)影響(xiang)。我們(men)(men)發現(xian)，通過氧(yang)化(hua)氫(qing)的(de)吸附(fu)和(he)氧(yang)化(hua)的(de)組合(he)過程，鐵負(fu)(fu)荷活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)一種(zhong)有效的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)。此(ci)外，負(fu)(fu)載磁赤鐵礦的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)通過吸附(fu)有效去除(chu)水溶(rong)液(ye)中的(de)人(ren)工(gong)紅色(se)。另一方面，負(fu)(fu)載鐵復合(he)材料的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)通過芬(fen)頓反應從水溶(rong)液(ye)中去除(chu)人(ren)工(gong)紅色(se)。本研究以(yi)椰子殼為(wei)原料制備活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，催(cui)化(hua)劑(ji)用適當濃度(du)的(de)硝酸鐵水溶(rong)液(ye)浸泡活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，*終固體達(da)到2.5、5、10和(he)15%的(de)鐵含量。將系(xi)統保(bao)持攪拌(80rpm)2小時(shi)(shi)。該催(cui)化(hua)劑(ji)在120oC干燥24小時(shi)(shi)，加熱(10分鐘)oC - 1)氮氣流下(xia)(100毫(hao)升分鐘)- 1)高達(da)450oC，溫度(du)保(bao)持2小時(shi)(shi)。對(dui)椰殼活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)對(dui)椰殼活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)化(hua)性(xing)(xing)能的(de)影響(xiang)。去除(chu)亞甲藍時(shi)(shi)，用作織物(wu)(wu)染(ran)料的(de)模型化(hua)合(he)物(wu)(wu)評估(gu)催(cui)化(hua)劑(ji)。

　　從實驗結果可(ke)以看出，在(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)上形(xing)成(cheng)磁(ci)(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)粒(li)(li)(li)的(de)(de)方法如圖1所(suo)示。假設磁(ci)(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)石顆粒(li)(li)(li)主要在(zai)支(zhi)撐孔(kong)內，在(zai)加熱(re)過程中由浸漬(zi)的(de)(de)硝酸鐵(tie)形(xing)成(cheng)。據(ju)信，因(yin)為起始材(cai)料中沒有(you)Fe 2 因(yin)此，赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)首(shou)先產(chan)生物(wu)質。一(yi)(yi)(yi)段時(shi)間(jian)后，一(yi)(yi)(yi)氧化碳(tan)由活(huo)性(xing)炭(tan)產(chan)生，可(ke)以產(chan)生一(yi)(yi)(yi)些Fe 3 還(huan)(huan)原成(cheng)Fe 2 生產(chan)磁(ci)(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)的(de)(de)物(wu)種。然而，由于一(yi)(yi)(yi)氧化碳(tan)不能接(jie)近，一(yi)(yi)(yi)些赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)石可(ke)能仍(reng)然是顆粒(li)(li)(li)的(de)(de)核心，因(yin)為還(huan)(huan)原應該從表面開始。因(yin)此，獲得的(de)(de)顆粒(li)(li)(li)由磁(ci)(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)包圍的(de)(de)赤(chi)鐵(tie)礦(kuang)芯制成(cheng)。

　　所有樣(yang)品(pin)(pin)都(dou)顯示了典型(xing)的(de)微孔(kong)和(he)介孔(kong)材料II等溫線，有磁滯回線，表(biao)示孔(kong)內毛細管冷凝(ning)，如圖2所示。樣(yang)品(pin)(pin)的(de)主要(yao)結構(gou)特征顯示在表(biao)中。可(ke)見活(huo)性(xing)炭(tan)含鐵量低(di)(2).浸漬5%和(he)5%不(bu)影響其(qi)結構(gou)性(xing)質。這(zhe)一(yi)發現表(biao)明，與(yu)(yu)圖1結果一(yi)致，活(huo)性(xing)炭(tan)支撐物的(de)孔(kong)堵塞可(ke)以忽略不(bu)計。然而(er)，較高量的(de)鐵(10%和(he)15%)的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)導致比(bi)表(biao)面(mian)積(ji)大幅度(du)下降(jiang)，這(zhe)與(yu)(yu)微孔(kong)面(mian)積(ji)和(he)體(ti)積(ji)的(de)減少密切相關。這(zhe)證實了假設大部(bu)分氧化鐵沉積(ji)在孔(kong)中，其(qi)他(ta)部(bu)分堵塞孔(kong)。

　　結(jie)論:椰殼成(cheng)功制備(bei)了不同鐵(tie)(tie)量(liang)(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)活性(xing)炭樣品提供了減(jian)少環境中(zhong)農業廢物的(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)。固(gu)(gu)體根據鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)和(he)(he)(he)數量(liang)(liang)顯(xian)示不同的(de)(de)(de)結(jie)構和(he)(he)(he)還原(yuan)性(xing)質(zhi)。除(chu)赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)制成(cheng)的(de)(de)(de)不良鐵(tie)(tie)樣(2).除(chu)5%外(wai)，發現磁鐵(tie)(tie)礦(kuang)顆粒有(you)赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)芯，其尺寸(cun)(28-34nm)隨著固(gu)(gu)體鐵(tie)(tie)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)增加而增加。這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)活性(xing)炭可以(yi)從水溶液中(zhong)去除(chu)88%的(de)(de)(de)亞甲基藍(lan)，主要是(shi)通過(guo)被(bei)認為比芬頓反應(ying)更快的(de)(de)(de)染料吸(xi)附。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)(de)固(gu)(gu)體是(shi)*活躍的(de)(de)(de)，可以(yi)與表面鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)*大量(liang)(liang)有(you)關，促(cu)進芬頓反應(ying)，并(bing)在(zai)活性(xing)炭表面形成(cheng)一個新的(de)(de)(de)官能(neng)團(tuan)，可以(yi)吸(xi)收亞甲藍(lan)。制備(bei)和(he)(he)(he)使用(yong)這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)活性(xing)炭催化劑有(you)助(zhu)于克服環境中(zhong)有(you)機廢物減(jian)少和(he)(he)(he)維(wei)護(hu)水資源的(de)(de)(de)紡織(zhi)廢水凈化兩(liang)個問題(ti)。