活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人(ren)(ren)類活(huo)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)激增導致(zhi)了環境(jing)中(zhong)(zhong)農業廢物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)增加。我們研究了鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰殼(ke)制備的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性炭催化(hua)(hua)性能的(de)(de)(de)(de)(de)影響。大多數時(shi)候(hou)，這些材(cai)料(liao)直接放置在環境(jing)中(zhong)(zhong)，會(hui)導致(zhi)有機物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)過度(du)積累。雖然(ran)這類污染(ran)物(wu)(wu)是可生物(wu)(wu)降(jiang)解的(de)(de)(de)(de)(de)，但其礦(kuang)化(hua)(hua)需要(yao)很長時(shi)間。此外，由于人(ren)(ren)類活(huo)動(dong)較大，自然(ran)循環越來(lai)(lai)越困(kun)難。克服這一(yi)問(wen)題的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個有吸引力的(de)(de)(de)(de)(de)選擇是使用固體廢物(wu)(wu)作為能源或原料(liao)來(lai)(lai)獲得高價(jia)值的(de)(de)(de)(de)(de)產品，如活(huo)性炭。它們可以從椰殼(ke)、木材(cai)、油、泥炭、焦炭、獸(shou)骨(gu)、種子、鋸屑(xie)、稻殼(ke)和聚合物(wu)(wu)等各種材(cai)料(liao)中(zhong)(zhong)制備。

　　由(you)于(yu)(yu)(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭具有穩(wen)定的(de)物理(li)化(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)質、高(gao)硬度、耐熱性(xing)(xing)(xing)、耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)和(he)導電性(xing)(xing)(xing)、耐酸堿性(xing)(xing)(xing)和(he)功(gong)能(neng)基團，近年(nian)來引起(qi)了人(ren)們的(de)關注。在制備活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭時(shi)，可以控制表面積、吸附(fu)離子的(de)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)和(he)高(gao)比表面積。由(you)于(yu)(yu)(yu)這些特性(xing)(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭已應(ying)用(yong)于(yu)(yu)(yu)氣體(ti)或液體(ti)吸附(fu)、化(hua)學(xue)回收凈化(hua)、燃料(liao)電池儲氫等多個領域(yu)。此外，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭還被用(yong)作(zuo)各種反應(ying)中的(de)催化(hua)劑和(he)載體(ti)，如乙苯脫氫、苯酚和(he)硝酸鹽(yan)或有機染料(liao)。

　　讓我們來看看鐵(tie)含(han)量對(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭催(cui)化(hua)(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。我們發現，通過氧化(hua)(hua)氫的(de)(de)吸附和(he)氧化(hua)(hua)的(de)(de)組合過程，鐵(tie)負(fu)荷活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭是一(yi)種有效的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。此外，負(fu)載磁(ci)赤鐵(tie)礦的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭可(ke)以(yi)通過吸附有效去(qu)除(chu)水溶(rong)液中(zhong)的(de)(de)人(ren)工(gong)紅色。另一(yi)方(fang)面，負(fu)載鐵(tie)復合材料(liao)的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭可(ke)以(yi)通過芬(fen)頓反應(ying)從水溶(rong)液中(zhong)去(qu)除(chu)人(ren)工(gong)紅色。本研究以(yi)椰子殼(ke)(ke)為原料(liao)制備活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭，催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)用適當濃度的(de)(de)硝酸鐵(tie)水溶(rong)液浸(jin)泡活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭，*終固體達到2.5、5、10和(he)15%的(de)(de)鐵(tie)含(han)量。將系統保(bao)持攪拌(80rpm)2小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)(shi)。該催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)在(zai)120oC干燥24小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)(shi)，加(jia)熱(10分(fen)鐘)oC - 1)氮氣流下(100毫(hao)升(sheng)分(fen)鐘)- 1)高達450oC，溫度保(bao)持2小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)(shi)。對(dui)椰殼(ke)(ke)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭對(dui)椰殼(ke)(ke)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭催(cui)化(hua)(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。去(qu)除(chu)亞甲藍時(shi)(shi)(shi)，用作織物染料(liao)的(de)(de)模型化(hua)(hua)合物評估催(cui)化(hua)(hua)劑(ji)(ji)。

　　從實驗結果可以(yi)看出，在活性炭上形(xing)成(cheng)磁鐵(tie)礦粒的(de)方法(fa)如圖1所示。假設(she)磁鐵(tie)礦石顆粒主要(yao)在支(zhi)撐孔(kong)內，在加熱過程(cheng)中(zhong)由(you)(you)浸漬的(de)硝酸鐵(tie)形(xing)成(cheng)。據信，因為(wei)起始材料中(zhong)沒有Fe 2 因此，赤(chi)鐵(tie)礦首先產生物質。一段時間(jian)后，一氧(yang)化(hua)碳由(you)(you)活性炭產生，可以(yi)產生一些Fe 3 還(huan)原(yuan)成(cheng)Fe 2 生產磁鐵(tie)礦的(de)物種。然而，由(you)(you)于一氧(yang)化(hua)碳不能接近，一些赤(chi)鐵(tie)礦石可能仍然是顆粒的(de)核心，因為(wei)還(huan)原(yuan)應該從表面(mian)開(kai)始。因此，獲得(de)的(de)顆粒由(you)(you)磁鐵(tie)礦包(bao)圍的(de)赤(chi)鐵(tie)礦芯制成(cheng)。

　　所有(you)樣品都顯示了(le)(le)典型的(de)微(wei)孔(kong)(kong)和(he)(he)(he)介孔(kong)(kong)材料II等(deng)溫線，有(you)磁滯(zhi)回線，表(biao)(biao)示孔(kong)(kong)內毛(mao)細管冷凝(ning)，如(ru)圖2所示。樣品的(de)主(zhu)要結(jie)構特征顯示在表(biao)(biao)中。可見活(huo)(huo)性炭含(han)鐵量低(2).浸漬(zi)5%和(he)(he)(he)5%不影響其(qi)結(jie)構性質。這一(yi)發現表(biao)(biao)明，與圖1結(jie)果一(yi)致(zhi)，活(huo)(huo)性炭支(zhi)撐(cheng)物的(de)孔(kong)(kong)堵(du)塞可以(yi)忽略不計。然(ran)而，較高量的(de)鐵(10%和(he)(he)(he)15%)的(de)活(huo)(huo)性炭導致(zhi)比表(biao)(biao)面積大(da)幅(fu)度下(xia)降，這與微(wei)孔(kong)(kong)面積和(he)(he)(he)體積的(de)減少密切相關。這證實了(le)(le)假設大(da)部(bu)分氧化鐵沉積在孔(kong)(kong)中，其(qi)他部(bu)分堵(du)塞孔(kong)(kong)。

　　結論:椰殼成(cheng)功制(zhi)備了不(bu)同(tong)鐵(tie)(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭樣品提供了減少(shao)(shao)環境中農(nong)業(ye)廢(fei)物的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性(xing)(xing)。固體(ti)根據鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)和(he)數量(liang)顯示不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)結構和(he)還原(yuan)性(xing)(xing)質。除赤(chi)鐵(tie)(tie)礦制(zhi)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)不(bu)良鐵(tie)(tie)樣(2).除5%外，發現(xian)磁(ci)鐵(tie)(tie)礦顆粒有(you)赤(chi)鐵(tie)(tie)礦芯，其尺寸(28-34nm)隨(sui)著固體(ti)鐵(tie)(tie)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)而增加(jia)。這些(xie)活性(xing)(xing)炭可(ke)以(yi)從水溶液中去除88%的(de)(de)(de)(de)亞甲基藍，主要是通過被認為比芬頓反(fan)應(ying)更快的(de)(de)(de)(de)染料吸附(fu)。鐵(tie)(tie)15%的(de)(de)(de)(de)固體(ti)是*活躍(yue)的(de)(de)(de)(de)，可(ke)以(yi)與(yu)表面鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)*大量(liang)有(you)關，促進(jin)芬頓反(fan)應(ying)，并在(zai)活性(xing)(xing)炭表面形成(cheng)一個新的(de)(de)(de)(de)官能團，可(ke)以(yi)吸收亞甲藍。制(zhi)備和(he)使用這些(xie)活性(xing)(xing)炭催化(hua)劑有(you)助于克(ke)服(fu)環境中有(you)機廢(fei)物減少(shao)(shao)和(he)維護水資源的(de)(de)(de)(de)紡(fang)織廢(fei)水凈化(hua)兩個問題。