活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類(lei)活(huo)動的(de)(de)激(ji)增(zeng)導致了(le)環(huan)境(jing)中農業廢(fei)物(wu)(wu)的(de)(de)增(zeng)加(jia)。我們研(yan)究了(le)鐵含量(2.5、5、10、15%)對(dui)椰殼(ke)制(zhi)備的(de)(de)活(huo)性炭(tan)催化(hua)性能的(de)(de)影(ying)響。大多數時候，這些材料直接放置在(zai)環(huan)境(jing)中，會導致有(you)機物(wu)(wu)的(de)(de)過度積累。雖然(ran)這類(lei)污染物(wu)(wu)是可(ke)(ke)生物(wu)(wu)降解的(de)(de)，但其礦化(hua)需要很長時間。此外，由于人類(lei)活(huo)動較(jiao)大，自然(ran)循環(huan)越來(lai)越困難。克服這一(yi)(yi)問題的(de)(de)一(yi)(yi)個有(you)吸引力的(de)(de)選擇是使用(yong)固體廢(fei)物(wu)(wu)作為能源或原料來(lai)獲得高價值(zhi)的(de)(de)產品，如活(huo)性炭(tan)。它們可(ke)(ke)以從(cong)椰殼(ke)、木材、油、泥(ni)炭(tan)、焦炭(tan)、獸(shou)骨、種子、鋸屑、稻殼(ke)和聚(ju)合物(wu)(wu)等各種材料中制(zhi)備。

　　由(you)于活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有穩(wen)定(ding)的(de)物理化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質、高(gao)硬度、耐熱性(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)和導電(dian)性(xing)(xing)、耐酸堿(jian)性(xing)(xing)和功能基團，近年來引(yin)起了人們的(de)關注。在(zai)制(zhi)備活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)時，可以控制(zhi)表面積、吸附離子(zi)的(de)吸附性(xing)(xing)和高(gao)比表面積。由(you)于這(zhe)些特(te)性(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)已(yi)應用于氣體(ti)或液體(ti)吸附、化(hua)(hua)學(xue)回收凈化(hua)(hua)、燃料電(dian)池儲氫(qing)等多個領域。此外，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)還被用作各(ge)種反應中的(de)催化(hua)(hua)劑和載體(ti)，如乙苯脫氫(qing)、苯酚和硝(xiao)酸鹽或有機染(ran)料。

　　讓我(wo)(wo)們來看(kan)看(kan)鐵(tie)含(han)量對活(huo)性(xing)炭(tan)催(cui)化(hua)(hua)性(xing)能(neng)的(de)(de)影響(xiang)。我(wo)(wo)們發現，通過氧化(hua)(hua)氫的(de)(de)吸附和氧化(hua)(hua)的(de)(de)組(zu)合(he)過程，鐵(tie)負荷活(huo)性(xing)炭(tan)是一種有效(xiao)的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑。此外，負載磁(ci)赤鐵(tie)礦的(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)可以通過吸附有效(xiao)去(qu)除水溶液中(zhong)(zhong)的(de)(de)人工(gong)紅(hong)色(se)。另一方面(mian)，負載鐵(tie)復合(he)材(cai)料的(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)可以通過芬頓反應從(cong)水溶液中(zhong)(zhong)去(qu)除人工(gong)紅(hong)色(se)。本研究以椰(ye)子殼(ke)(ke)為原料制備活(huo)性(xing)炭(tan)，催(cui)化(hua)(hua)劑用(yong)適當濃度的(de)(de)硝(xiao)酸鐵(tie)水溶液浸泡活(huo)性(xing)炭(tan)，*終固體達到2.5、5、10和15%的(de)(de)鐵(tie)含(han)量。將系統(tong)保持攪拌(80rpm)2小時(shi)。該催(cui)化(hua)(hua)劑在120oC干燥24小時(shi)，加熱(re)(10分鐘)oC - 1)氮氣流下(100毫(hao)升(sheng)分鐘)- 1)高達450oC，溫度保持2小時(shi)。對椰(ye)殼(ke)(ke)活(huo)性(xing)炭(tan)對椰(ye)殼(ke)(ke)活(huo)性(xing)炭(tan)催(cui)化(hua)(hua)性(xing)能(neng)的(de)(de)影響(xiang)。去(qu)除亞甲(jia)藍時(shi)，用(yong)作織物染料的(de)(de)模(mo)型化(hua)(hua)合(he)物評估催(cui)化(hua)(hua)劑。

　　從實驗結果可(ke)以看出，在活性炭(tan)上形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)粒(li)的(de)方法如圖1所(suo)示(shi)。假設磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)石顆(ke)(ke)粒(li)主要在支撐孔內(nei)，在加熱過程中由浸(jin)漬的(de)硝酸鐵(tie)(tie)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)。據信(xin)，因為起始材料中沒有(you)Fe 2 因此，赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)首先(xian)產(chan)生物質。一(yi)段時間后，一(yi)氧化碳(tan)由活性炭(tan)產(chan)生，可(ke)以產(chan)生一(yi)些(xie)(xie)Fe 3 還原成(cheng)(cheng)Fe 2 生產(chan)磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)的(de)物種。然而，由于(yu)一(yi)氧化碳(tan)不(bu)能(neng)接近(jin)，一(yi)些(xie)(xie)赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)石可(ke)能(neng)仍(reng)然是顆(ke)(ke)粒(li)的(de)核(he)心(xin)，因為還原應(ying)該(gai)從表面(mian)開始。因此，獲得的(de)顆(ke)(ke)粒(li)由磁(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)包圍(wei)的(de)赤(chi)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)芯制成(cheng)(cheng)。

　　所(suo)有樣品(pin)都顯(xian)示(shi)了(le)典型(xing)的(de)(de)微孔和(he)(he)(he)介孔材料II等溫線，有磁滯回線，表(biao)示(shi)孔內毛細(xi)管冷凝，如(ru)圖(tu)2所(suo)示(shi)。樣品(pin)的(de)(de)主要結(jie)構特征顯(xian)示(shi)在表(biao)中(zhong)。可(ke)見活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)含(han)鐵(tie)量低(di)(2).浸(jin)漬(zi)5%和(he)(he)(he)5%不(bu)影響(xiang)其結(jie)構性(xing)質。這一發現表(biao)明，與圖(tu)1結(jie)果一致，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)支(zhi)撐物的(de)(de)孔堵塞可(ke)以忽(hu)略不(bu)計(ji)。然而(er)，較高量的(de)(de)鐵(tie)(10%和(he)(he)(he)15%)的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)導致比表(biao)面(mian)積大幅度下降，這與微孔面(mian)積和(he)(he)(he)體積的(de)(de)減(jian)少密切相關(guan)。這證實了(le)假設大部(bu)(bu)分(fen)(fen)氧化鐵(tie)沉積在孔中(zhong)，其他(ta)部(bu)(bu)分(fen)(fen)堵塞孔。

　　結論(lun):椰殼(ke)成功制備了不(bu)同鐵(tie)(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)活性炭(tan)樣(yang)品提供了減少(shao)環(huan)境(jing)中農(nong)業廢物(wu)的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性。固體(ti)根據鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)存在和(he)數量(liang)顯示不(bu)同的(de)(de)(de)結構和(he)還(huan)原性質。除赤(chi)鐵(tie)(tie)礦制成的(de)(de)(de)不(bu)良鐵(tie)(tie)樣(yang)(2).除5%外(wai)，發現磁(ci)鐵(tie)(tie)礦顆(ke)粒有赤(chi)鐵(tie)(tie)礦芯，其(qi)尺寸(28-34nm)隨著固體(ti)鐵(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加而增(zeng)加。這(zhe)些活性炭(tan)可(ke)以(yi)(yi)從水溶液中去除88%的(de)(de)(de)亞甲(jia)基藍，主(zhu)要(yao)是通(tong)過被(bei)認為比芬頓反應更(geng)快的(de)(de)(de)染料吸(xi)附(fu)。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)(de)固體(ti)是*活躍的(de)(de)(de)，可(ke)以(yi)(yi)與表面鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)*大量(liang)有關，促(cu)進芬頓反應，并(bing)在活性炭(tan)表面形成一個新的(de)(de)(de)官能(neng)團，可(ke)以(yi)(yi)吸(xi)收亞甲(jia)藍。制備和(he)使用(yong)這(zhe)些活性炭(tan)催(cui)化劑有助(zhu)于克服環(huan)境(jing)中有機廢物(wu)減少(shao)和(he)維護水資源的(de)(de)(de)紡織廢水凈化兩(liang)個問題(ti)。