活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人類活(huo)動的(de)(de)激(ji)增導(dao)致了環境中農業廢(fei)物(wu)的(de)(de)增加。我(wo)們研究了鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰殼制(zhi)備的(de)(de)活(huo)性炭催(cui)化性能的(de)(de)影(ying)響。大多數時候，這(zhe)(zhe)些材料直接放置(zhi)在(zai)環境中，會導(dao)致有機物(wu)的(de)(de)過度(du)積累。雖然這(zhe)(zhe)類污染物(wu)是(shi)可生物(wu)降解的(de)(de)，但其礦化需要很長(chang)時間。此外，由于人類活(huo)動較大，自然循環越來越困難。克服這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)問題的(de)(de)一(yi)(yi)個有吸引(yin)力的(de)(de)選擇是(shi)使用(yong)固(gu)體(ti)廢(fei)物(wu)作為能源或原(yuan)料來獲得高價值的(de)(de)產(chan)品(pin)，如活(huo)性炭。它們可以從椰殼、木(mu)材、油、泥炭、焦炭、獸骨、種(zhong)(zhong)子(zi)、鋸屑(xie)、稻殼和聚(ju)合物(wu)等各種(zhong)(zhong)材料中制(zhi)備。

　　由(you)于活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)具(ju)有穩(wen)定的(de)物理化學性(xing)(xing)(xing)(xing)質、高硬度(du)、耐熱性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)和導(dao)電(dian)性(xing)(xing)(xing)(xing)、耐酸(suan)堿性(xing)(xing)(xing)(xing)和功能(neng)基(ji)團，近年來引起了人(ren)們的(de)關注。在制備活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)時，可以控制表面積(ji)、吸附(fu)離子的(de)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)和高比(bi)表面積(ji)。由(you)于這些特性(xing)(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)已(yi)應用于氣體或(huo)液體吸附(fu)、化學回收凈化、燃料(liao)電(dian)池儲氫等多個領(ling)域。此外，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)還(huan)被用作各種反應中的(de)催化劑和載體，如(ru)乙(yi)苯(ben)脫氫、苯(ben)酚和硝酸(suan)鹽(yan)或(huo)有機染料(liao)。

　　讓(rang)我們(men)來看看鐵含(han)量對(dui)(dui)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)化(hua)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影響。我們(men)發(fa)現(xian)，通過氧化(hua)氫的(de)(de)(de)吸附和氧化(hua)的(de)(de)(de)組合過程，鐵負荷活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是一種有(you)效的(de)(de)(de)催(cui)化(hua)劑。此(ci)外(wai)，負載磁(ci)赤鐵礦的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可(ke)以(yi)(yi)通過吸附有(you)效去除水溶液(ye)中的(de)(de)(de)人工(gong)紅色。另一方(fang)面，負載鐵復合材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可(ke)以(yi)(yi)通過芬(fen)頓反應從水溶液(ye)中去除人工(gong)紅色。本研(yan)究(jiu)以(yi)(yi)椰(ye)子殼為原料(liao)(liao)制備(bei)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，催(cui)化(hua)劑用適當濃度的(de)(de)(de)硝酸鐵水溶液(ye)浸泡活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，*終(zhong)固體達(da)到2.5、5、10和15%的(de)(de)(de)鐵含(han)量。將系統(tong)保(bao)(bao)持攪(jiao)拌(80rpm)2小時(shi)。該催(cui)化(hua)劑在(zai)120oC干燥24小時(shi)，加熱(10分鐘)oC - 1)氮氣流下(100毫升分鐘)- 1)高達(da)450oC，溫度保(bao)(bao)持2小時(shi)。對(dui)(dui)椰(ye)殼活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)對(dui)(dui)椰(ye)殼活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)化(hua)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)影響。去除亞甲藍時(shi)，用作織物染料(liao)(liao)的(de)(de)(de)模(mo)型(xing)化(hua)合物評估催(cui)化(hua)劑。

　　從(cong)實驗結(jie)果可以看(kan)出，在活(huo)性炭(tan)上(shang)形(xing)成磁鐵礦粒(li)的(de)方法如(ru)圖(tu)1所示。假設磁鐵礦石(shi)顆(ke)粒(li)主要在支撐孔內，在加熱過程中由(you)(you)浸(jin)漬的(de)硝酸(suan)鐵形(xing)成。據信(xin)，因(yin)為起(qi)始(shi)材料中沒有Fe 2 因(yin)此(ci)，赤鐵礦首先產(chan)(chan)生物質。一(yi)段時間后，一(yi)氧化碳由(you)(you)活(huo)性炭(tan)產(chan)(chan)生，可以產(chan)(chan)生一(yi)些Fe 3 還原成Fe 2 生產(chan)(chan)磁鐵礦的(de)物種。然而(er)，由(you)(you)于一(yi)氧化碳不能接(jie)近(jin)，一(yi)些赤鐵礦石(shi)可能仍然是顆(ke)粒(li)的(de)核心，因(yin)為還原應該從(cong)表(biao)面(mian)開始(shi)。因(yin)此(ci)，獲得的(de)顆(ke)粒(li)由(you)(you)磁鐵礦包圍的(de)赤鐵礦芯制成。

　　所有樣品都(dou)顯示(shi)了典型的微孔(kong)(kong)和(he)介孔(kong)(kong)材料(liao)II等(deng)溫線，有磁(ci)滯回線，表示(shi)孔(kong)(kong)內毛細管冷(leng)凝，如圖(tu)2所示(shi)。樣品的主要結(jie)構(gou)特征顯示(shi)在(zai)表中。可見(jian)活(huo)性(xing)(xing)炭含鐵量(liang)低(2).浸漬5%和(he)5%不(bu)(bu)影(ying)響其結(jie)構(gou)性(xing)(xing)質。這(zhe)一(yi)發現表明，與圖(tu)1結(jie)果(guo)一(yi)致，活(huo)性(xing)(xing)炭支(zhi)撐物的孔(kong)(kong)堵塞可以忽略不(bu)(bu)計。然(ran)而，較高量(liang)的鐵(10%和(he)15%)的活(huo)性(xing)(xing)炭導致比表面(mian)積大幅度下降，這(zhe)與微孔(kong)(kong)面(mian)積和(he)體積的減少密切相(xiang)關。這(zhe)證實了假設(she)大部(bu)分(fen)氧(yang)化鐵沉積在(zai)孔(kong)(kong)中，其他(ta)部(bu)分(fen)堵塞孔(kong)(kong)。

　　結(jie)論:椰(ye)殼成功制(zhi)備(bei)了不同鐵量(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)樣(yang)品提(ti)供了減少環境中(zhong)農業廢(fei)物的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性(xing)。固(gu)體(ti)根據鐵的(de)(de)(de)存在和數量顯示不同的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)和還原性(xing)質(zhi)。除(chu)赤(chi)(chi)鐵礦制(zhi)成的(de)(de)(de)不良鐵樣(yang)(2).除(chu)5%外(wai)，發現(xian)磁鐵礦顆粒有(you)(you)赤(chi)(chi)鐵礦芯，其尺寸(28-34nm)隨著固(gu)體(ti)鐵量的(de)(de)(de)增加(jia)而(er)增加(jia)。這些(xie)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)可(ke)以(yi)從水(shui)溶液(ye)中(zhong)去除(chu)88%的(de)(de)(de)亞(ya)甲(jia)基藍，主要是通過被認為(wei)比芬(fen)頓反應更快的(de)(de)(de)染(ran)料(liao)吸(xi)附。鐵15%的(de)(de)(de)固(gu)體(ti)是*活躍(yue)的(de)(de)(de)，可(ke)以(yi)與(yu)表(biao)面鐵的(de)(de)(de)*大量有(you)(you)關，促進芬(fen)頓反應，并(bing)在活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面形成一(yi)個新(xin)的(de)(de)(de)官(guan)能(neng)團，可(ke)以(yi)吸(xi)收亞(ya)甲(jia)藍。制(zhi)備(bei)和使用這些(xie)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)催化劑有(you)(you)助于克服(fu)環境中(zhong)有(you)(you)機廢(fei)物減少和維護(hu)水(shui)資源(yuan)的(de)(de)(de)紡(fang)織廢(fei)水(shui)凈化兩個問題。