通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根(gen)據活性炭(tan)的前(qian)(qian)體，它(ta)可能(neng)有(you)(you)一定(ding)數量(liang)的不同類型和(he)密度(du)的官能(neng)團。由煤、石油、焦炭(tan)、木材、水果(guo)石、椰子殼等(deng)制(zhi)備的活性炭(tan)主要(yao)含(han)有(you)(you)氧官能(neng)團。使用富氮聚合物(wu)等(deng)活性炭(tan)前(qian)(qian)體生產的活性炭(tan)有(you)(you)大量(liang)的氮表面基(ji)團。

　　氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)活性炭表(biao)面(mian)改(gai)性的(de)(de)(de)(de)重要方(fang)(fang)法(fa)，是(shi)活性炭表(biao)面(mian)產(chan)生氧(yang)(yang)(yang)(yang)官(guan)(guan)能團(tuan)的(de)(de)(de)(de)常(chang)規方(fang)(fang)法(fa)。原因(yin)是(shi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)不(bu)僅可(ke)以作為(wei)某些(xie)應用(yong)的(de)(de)(de)(de)*終官(guan)(guan)能化(hua)(hua)(hua)(hua)，還可(ke)以作為(wei)進(jin)一(yi)步(bu)(bu)官(guan)(guan)能化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)初(chu)步(bu)(bu)表(biao)面(mian)處(chu)理。酸(suan)(suan)性基團(tuan)有(you)利于苯胺催化(hua)(hua)(hua)(hua)濕(shi)(shi)空氣氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)，改(gai)善金屬離子和(he)金屬物質從溶液中(zhong)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)。另一(yi)方(fang)(fang)面(mian)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)被認為(wei)是(shi)錨定(ding)二胺等(deng)不(bu)同(tong)有(you)機(ji)分(fen)子的(de)(de)(de)(de)初(chu)步(bu)(bu)改(gai)性。氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)通常(chang)分(fen)為(wei)干濕(shi)(shi)過程。水蒸(zheng)氣、氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣、二氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳、臭氧(yang)(yang)(yang)(yang)等(deng)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氣體(ti)在高溫下氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕(shi)(shi)式(shi)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)液氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑溫和(he)(20-100℃)在溫度下進(jin)行(xing)測試。硝酸(suan)(suan)鹽、硫酸(suan)(suan)鹽、過氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)氫和(he)過硫酸(suan)(suan)銨是(shi)報告中(zhong)*常(chang)見(jian)的(de)(de)(de)(de)液體(ti)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑。

　　氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)(lei)型、濃度、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)時間和(he)溫度指定了氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)嚴(yan)重性(xing)，并確定了對(dui)活(huo)性(xing)炭(tan)紋理和(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)學性(xing)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。值得注意的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)，碳材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)制備和(he)活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)起源以(yi)及影(ying)響活(huo)性(xing)炭(tan)變化(hua)(hua)(hua)(hua)程(cheng)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)歷史。因此，報(bao)告(gao)(gao)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)影(ying)響的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)差異(yi)是(shi)(shi)合理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。例如(ru)，一些研(yan)(yan)究人員(yuan)報(bao)告(gao)(gao)說，濕(shi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)減少了活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)積(ji)，而另(ling)一些報(bao)告(gao)(gao)顯示了不變或(huo)增加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)積(ji)。據報(bao)道，如(ru)果(guo)活(huo)性(xing)炭(tan)在低(di)溫下啟動，它可(ke)以(yi)通過(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)結構獲(huo)得更嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)。與活(huo)性(xing)炭(tan)活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫相比，前者(zhe)在氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中受(shou)損。另(ling)一方(fang)面(mian)(mian)，上述參數也(ye)會影(ying)響氧(yang)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)(lei)型和(he)密度。研(yan)(yan)究人員(yuan)報(bao)告(gao)(gao)說，硝酸處理可(ke)能是(shi)(shi)增加羧基(ji)和(he)酚類(lei)(lei)基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)好方(fang)法。活(huo)性(xing)炭(tan)是(shi)(shi)廢椰(ye)殼(ke)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合適(shi)來(lai)源。本研(yan)(yan)究的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)了解椰(ye)殼(ke)活(huo)性(xing)炭(tan)對(dui)硝酸鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用。

　　為(wei)了(le)研究活性(xing)(xing)炭表(biao)面的(de)(de)(de)化學(xue)和(he)(he)(he)(he)程序加熱脫(tuo)附(TPD)2720(儀器)采(cai)用化學(xue)吸附。用溫(wen)(wen)度(du)程序解(jie)吸(TPD)。He溫(wen)(wen)度(du)梯度(du)的(de)(de)(de)流速分(fen)別為(wei)25 mL min -1和(he)(he)(he)(he)5°C min -1.監測(ce)和(he)(he)(he)(he)記(ji)錄(lu)裝置的(de)(de)(de)熱電導(dao)檢測(ce)器(TCD)信號(hao)以解(jie)釋(shi)AC表(biao)面化學(xue)。在(zai)(zai)(zai)惰(duo)性(xing)(xing)氣體氣氛中加熱活性(xing)(xing)炭時(shi)，氧官(guan)能團(tuan)從活性(xing)(xing)炭表(biao)面分(fen)解(jie)解(jie)吸CO 2和(he)(he)(he)(he)CO，大多數溫(wen)(wen)度(du)高達1000℃。分(fen)解(jie)溫(wen)(wen)度(du)和(he)(he)(he)(he)吸體積分(fen)別取決(jue)于氧組的(de)(de)(de)類型和(he)(he)(he)(he)活性(xing)(xing)炭表(biao)面的(de)(de)(de)密度(du)。羧基和(he)(he)(he)(he)內(nei)酯(zhi)分(fen)別在(zai)(zai)(zai)較低和(he)(he)(he)(he)較高的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)下分(fen)解(jie)CO 二、苯酚、堿、醚和(he)(he)(he)(he)奎寧起源于CO，羧酸酐基團(tuan)同時(shi)釋(shi)放CO和(he)(he)(he)(he)CO 2或連續地。TPD在(zai)(zai)(zai)某種程度(du)上，分(fen)配溫(wen)(wen)度(du)是(shi)不同的(de)(de)(de)。

　　TPD光譜下的(de)(de)(de)(de)曲線(xian)(以ABC表(biao)示)面(mian)積可(ke)用作氧(yang)化指(zhi)數。較高的(de)(de)(de)(de)ABC指(zhi)數表(biao)示氧(yang)化程度。該指(zhi)標(biao)如上圖所示，ABC硝酸(suan)(suan)濃(nong)度、時間(jian)或溫度的(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)也相(xiang)應地表(biao)明(ming)硝酸(suan)(suan)濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)ABC氧(yang)組的(de)(de)(de)(de)后的(de)(de)(de)(de)氧(yang)組密度。從表(biao)2和(he)表(biao) 5 從右列可(ke)以看出，硝酸(suan)(suan)氧(yang)化條件對活性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構和(he)表(biao)面(mian)化學性質有相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。這一事實表(biao)明(ming)，表(biao)面(mian)氧(yang)基(ji)團的(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)和(he)表(biao)面(mian)積的(de)(de)(de)(de)減少可(ke)能是由于同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)原因(yin)。

　　不同(tong)(tong)條件下的(de)活性(xing)炭氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硝酸(suan)。雖然表(biao)面(mian)積(ji)的(de)增(zeng)加和(he)/或孔(kong)(kong)隙體積(ji)的(de)硝酸(suan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)已被報(bao)道用于交流(liu)，但研究表(biao)明(ming)，即使(shi)在(zai)輕度(du)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)中，硝酸(suan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)后活性(xing)炭的(de)比表(biao)面(mian)積(ji)和(he)孔(kong)(kong)/微(wei)孔(kong)(kong)體積(ji)也(ye)會(hui)損失。硝酸(suan)還(huan)能產生大量的(de)氧(yang)(yang)官能團，尤其是酸(suan)官能團。得到的(de)結果(guo)，然而，表(biao)明(ming)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)程度(du)對(dui)活性(xing)炭的(de)結構和(he)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學性(xing)質的(de)影響，遵循相同(tong)(tong)的(de)趨勢。