通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據(ju)活性(xing)炭(tan)的(de)(de)前(qian)體，它可(ke)能有一定數量的(de)(de)不(bu)同類型和密(mi)度(du)的(de)(de)官(guan)能團。由(you)煤(mei)、石油、焦炭(tan)、木材、水果石、椰(ye)子殼等制備的(de)(de)活性(xing)炭(tan)主要含有氧官(guan)能團。使用富(fu)氮聚合物等活性(xing)炭(tan)前(qian)體生產的(de)(de)活性(xing)炭(tan)有大量的(de)(de)氮表(biao)面基團。

　　氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)是(shi)(shi)(shi)活性炭表(biao)面(mian)改(gai)性的(de)重要方(fang)法(fa)，是(shi)(shi)(shi)活性炭表(biao)面(mian)產生氧(yang)(yang)官(guan)(guan)能團的(de)常規方(fang)法(fa)。原(yuan)因(yin)是(shi)(shi)(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)不僅可(ke)以(yi)作為某些應用的(de)*終官(guan)(guan)能化(hua)(hua)(hua)，還可(ke)以(yi)作為進(jin)一步官(guan)(guan)能化(hua)(hua)(hua)的(de)初步表(biao)面(mian)處理。酸性基團有利于苯胺(an)催化(hua)(hua)(hua)濕空氣氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)，改(gai)善(shan)金屬離子和金屬物質(zhi)從溶液中的(de)吸附(fu)。另一方(fang)面(mian)，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)被認(ren)為是(shi)(shi)(shi)錨(mao)定二胺(an)等(deng)不同(tong)有機分子的(de)初步改(gai)性。氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)通(tong)常分為干濕過(guo)程。水蒸氣、氧(yang)(yang)氣、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳、臭氧(yang)(yang)等(deng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氣體在(zai)高(gao)溫下(xia)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕式氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)液氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑溫和(20-100℃)在(zai)溫度下(xia)進(jin)行測(ce)試。硝(xiao)酸鹽(yan)、硫酸鹽(yan)、過(guo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫和過(guo)硫酸銨(an)是(shi)(shi)(shi)報告中*常見的(de)液體氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑。

　　氧化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)類(lei)型、濃度、氧化(hua)(hua)(hua)時(shi)間(jian)和(he)(he)溫(wen)度指定了氧化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)嚴重(zhong)性，并確定了對(dui)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)紋理(li)和(he)(he)化(hua)(hua)(hua)學性質(zhi)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。值得(de)注意的(de)(de)(de)(de)是(shi)，碳材料的(de)(de)(de)(de)制備和(he)(he)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)起源(yuan)以(yi)及(ji)影響(xiang)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)變(bian)化(hua)(hua)(hua)程度的(de)(de)(de)(de)歷史(shi)。因此，報(bao)告(gao)氧化(hua)(hua)(hua)影響(xiang)的(de)(de)(de)(de)差異是(shi)合理(li)的(de)(de)(de)(de)。例(li)如(ru)，一(yi)些研究(jiu)人員(yuan)報(bao)告(gao)說，濕氧化(hua)(hua)(hua)減少了活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)積，而另一(yi)些報(bao)告(gao)顯示了不(bu)變(bian)或增(zeng)加的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)積。據報(bao)道(dao)，如(ru)果活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)在(zai)低溫(wen)下啟動，它可以(yi)通(tong)過氧化(hua)(hua)(hua)結構獲得(de)更嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)。與活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)高溫(wen)相比，前者(zhe)在(zai)氧化(hua)(hua)(hua)過程中受損。另一(yi)方面(mian)(mian)，上述參(can)數也會影響(xiang)氧團(tuan)的(de)(de)(de)(de)類(lei)型和(he)(he)密度。研究(jiu)人員(yuan)報(bao)告(gao)說，硝酸處理(li)可能(neng)是(shi)增(zeng)加羧基和(he)(he)酚(fen)類(lei)基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)好方法。活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)是(shi)廢椰(ye)殼(ke)的(de)(de)(de)(de)合適來源(yuan)。本研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)了解椰(ye)殼(ke)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)對(dui)硝酸鹽的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。

　　為了研究活(huo)性炭表(biao)面(mian)的(de)化學(xue)(xue)和程序(xu)加熱脫(tuo)附(TPD)2720(儀器(qi)(qi))采用化學(xue)(xue)吸(xi)附。用溫(wen)度(du)程序(xu)解(jie)(jie)吸(xi)(TPD)。He溫(wen)度(du)梯度(du)的(de)流(liu)速(su)分(fen)別(bie)為25 mL min -1和5°C min -1.監測和記錄裝置(zhi)的(de)熱電(dian)導檢(jian)測器(qi)(qi)(TCD)信號以解(jie)(jie)釋(shi)AC表(biao)面(mian)化學(xue)(xue)。在惰(duo)性氣體氣氛中加熱活(huo)性炭時(shi)，氧官能團從活(huo)性炭表(biao)面(mian)分(fen)解(jie)(jie)解(jie)(jie)吸(xi)CO 2和CO，大多數(shu)溫(wen)度(du)高達1000℃。分(fen)解(jie)(jie)溫(wen)度(du)和吸(xi)體積分(fen)別(bie)取決(jue)于氧組的(de)類型(xing)和活(huo)性炭表(biao)面(mian)的(de)密度(du)。羧基和內酯分(fen)別(bie)在較(jiao)低和較(jiao)高的(de)溫(wen)度(du)下分(fen)解(jie)(jie)CO 二、苯酚(fen)、堿、醚和奎(kui)寧起源(yuan)于CO，羧酸酐(gan)基團同(tong)時(shi)釋(shi)放(fang)CO和CO 2或連(lian)續地。TPD在某種程度(du)上，分(fen)配溫(wen)度(du)是不同(tong)的(de)。

　　TPD光譜下的(de)(de)曲線(xian)(以ABC表示)面積可用作氧(yang)(yang)化指(zhi)數。較(jiao)高的(de)(de)ABC指(zhi)數表示氧(yang)(yang)化程度(du)。該指(zhi)標如上圖所示，ABC硝(xiao)酸(suan)濃度(du)、時間或(huo)溫度(du)的(de)(de)增加也相應(ying)地表明(ming)硝(xiao)酸(suan)濃度(du)的(de)(de)增加ABC氧(yang)(yang)組(zu)的(de)(de)后的(de)(de)氧(yang)(yang)組(zu)密(mi)度(du)。從表2和(he)表 5 從右列可以看出(chu)，硝(xiao)酸(suan)氧(yang)(yang)化條件對(dui)活性(xing)炭的(de)(de)結構和(he)表面化學性(xing)質有相同(tong)(tong)的(de)(de)影響。這一(yi)事(shi)實表明(ming)，表面氧(yang)(yang)基團的(de)(de)增加和(he)表面積的(de)(de)減(jian)少可能是由于(yu)同(tong)(tong)樣的(de)(de)原(yuan)因(yin)。

　　不同條(tiao)件下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活性炭氧化(hua)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)。雖然(ran)表(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)和(he)/或(huo)孔(kong)隙體(ti)積(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)氧化(hua)已被報道用(yong)于交流，但研究表(biao)(biao)明，即(ji)使在輕度氧化(hua)中，硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)氧化(hua)后活性炭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比表(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)和(he)孔(kong)/微孔(kong)體(ti)積(ji)(ji)也會損(sun)失。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)還(huan)能產生大量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧官(guan)能團，尤其(qi)是酸(suan)(suan)官(guan)能團。得到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果，然(ran)而，表(biao)(biao)明氧化(hua)程(cheng)度對(dui)活性炭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構和(he)表(biao)(biao)面(mian)化(hua)學性質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，遵(zun)循相同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)勢。