通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活性(xing)炭(tan)的(de)(de)前體，它(ta)可能有(you)一定數(shu)量(liang)的(de)(de)不同類(lei)型和(he)密(mi)度的(de)(de)官(guan)能團。由煤、石油(you)、焦炭(tan)、木材(cai)、水(shui)果石、椰子殼等(deng)制備的(de)(de)活性(xing)炭(tan)主要含有(you)氧官(guan)能團。使用富氮聚合物等(deng)活性(xing)炭(tan)前體生產的(de)(de)活性(xing)炭(tan)有(you)大量(liang)的(de)(de)氮表面基(ji)團。

　　氧(yang)化(hua)(hua)(hua)是(shi)(shi)活(huo)性(xing)炭表(biao)面改(gai)(gai)性(xing)的(de)重要方(fang)法(fa)，是(shi)(shi)活(huo)性(xing)炭表(biao)面產生氧(yang)官(guan)能(neng)團的(de)常(chang)規(gui)方(fang)法(fa)。原因是(shi)(shi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)不僅可(ke)以作為(wei)某些應用的(de)*終官(guan)能(neng)化(hua)(hua)(hua)，還(huan)可(ke)以作為(wei)進一步(bu)官(guan)能(neng)化(hua)(hua)(hua)的(de)初步(bu)表(biao)面處(chu)理。酸(suan)性(xing)基團有利于苯胺催(cui)化(hua)(hua)(hua)濕(shi)(shi)空氣(qi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)，改(gai)(gai)善金屬(shu)離子(zi)和(he)金屬(shu)物質(zhi)從溶液中(zhong)的(de)吸附。另(ling)一方(fang)面，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)被認(ren)為(wei)是(shi)(shi)錨定二胺等不同有機分(fen)子(zi)的(de)初步(bu)改(gai)(gai)性(xing)。氧(yang)化(hua)(hua)(hua)通常(chang)分(fen)為(wei)干(gan)濕(shi)(shi)過(guo)(guo)程。水蒸氣(qi)、氧(yang)氣(qi)、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳、臭氧(yang)等氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氣(qi)體在高溫下(xia)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(> 700°C)濕(shi)(shi)式氧(yang)化(hua)(hua)(hua)液氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑溫和(he)(20-100℃)在溫度下(xia)進行測試。硝酸(suan)鹽(yan)、硫(liu)酸(suan)鹽(yan)、過(guo)(guo)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)氫和(he)過(guo)(guo)硫(liu)酸(suan)銨是(shi)(shi)報告(gao)中(zhong)*常(chang)見的(de)液體氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑。

　　氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)類(lei)型(xing)、濃度、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)時(shi)間和(he)溫度指定(ding)了(le)(le)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)嚴(yan)重性(xing)(xing)，并確(que)定(ding)了(le)(le)對活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)紋理和(he)化(hua)(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質(zhi)的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)。值得注意的(de)(de)(de)是(shi)，碳(tan)材料(liao)的(de)(de)(de)制備和(he)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)起源以及影響(xiang)(xiang)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)變化(hua)(hua)(hua)程度的(de)(de)(de)歷(li)史。因(yin)此，報告氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)影響(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)差異是(shi)合理的(de)(de)(de)。例如(ru)，一(yi)些(xie)研(yan)究(jiu)人(ren)員報告說(shuo)，濕氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)減少(shao)了(le)(le)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)表面積，而另(ling)一(yi)些(xie)報告顯(xian)示了(le)(le)不變或增(zeng)(zeng)加的(de)(de)(de)表面積。據報道，如(ru)果活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)低(di)溫下(xia)啟(qi)動，它可(ke)(ke)以通過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)結構獲得更嚴(yan)重的(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)。與活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)活(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)高溫相比，前(qian)者在(zai)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)過程中受損。另(ling)一(yi)方面，上述(shu)參(can)數也會影響(xiang)(xiang)氧(yang)(yang)團(tuan)的(de)(de)(de)類(lei)型(xing)和(he)密度。研(yan)究(jiu)人(ren)員報告說(shuo)，硝(xiao)酸處理可(ke)(ke)能是(shi)增(zeng)(zeng)加羧基(ji)和(he)酚類(lei)基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)好(hao)方法。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)是(shi)廢椰殼(ke)(ke)的(de)(de)(de)合適來源。本研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)了(le)(le)解椰殼(ke)(ke)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)對硝(xiao)酸鹽的(de)(de)(de)作用。

　　為了(le)研究活性(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)的(de)化學和程序加熱脫附(fu)(TPD)2720(儀器)采用化學吸(xi)附(fu)。用溫度(du)(du)程序解(jie)(jie)吸(xi)(TPD)。He溫度(du)(du)梯度(du)(du)的(de)流速分(fen)別為25 mL min -1和5°C min -1.監(jian)測(ce)和記錄裝置的(de)熱電導檢測(ce)器(TCD)信號以解(jie)(jie)釋AC表(biao)面(mian)化學。在惰性(xing)氣(qi)體(ti)氣(qi)氛中加熱活性(xing)炭(tan)時，氧官能團(tuan)從活性(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)分(fen)解(jie)(jie)解(jie)(jie)吸(xi)CO 2和CO，大(da)多數溫度(du)(du)高(gao)達1000℃。分(fen)解(jie)(jie)溫度(du)(du)和吸(xi)體(ti)積分(fen)別取決于氧組的(de)類型和活性(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)的(de)密度(du)(du)。羧基(ji)和內酯(zhi)分(fen)別在較(jiao)(jiao)低和較(jiao)(jiao)高(gao)的(de)溫度(du)(du)下分(fen)解(jie)(jie)CO 二、苯(ben)酚、堿、醚(mi)和奎(kui)寧起(qi)源于CO，羧酸(suan)酐基(ji)團(tuan)同時釋放CO和CO 2或(huo)連續(xu)地。TPD在某種程度(du)(du)上(shang)，分(fen)配(pei)溫度(du)(du)是不同的(de)。

　　TPD光譜下的曲線(以ABC表(biao)(biao)示)面(mian)積(ji)(ji)可用作氧(yang)(yang)化指(zhi)數。較(jiao)高的ABC指(zhi)數表(biao)(biao)示氧(yang)(yang)化程度。該(gai)指(zhi)標(biao)如上(shang)圖所示，ABC硝酸(suan)濃度、時間或溫度的增(zeng)加也(ye)相應地(di)表(biao)(biao)明硝酸(suan)濃度的增(zeng)加ABC氧(yang)(yang)組的后的氧(yang)(yang)組密度。從表(biao)(biao)2和表(biao)(biao) 5 從右列可以看出，硝酸(suan)氧(yang)(yang)化條件(jian)對(dui)活性(xing)(xing)炭的結(jie)構和表(biao)(biao)面(mian)化學性(xing)(xing)質有相同的影響(xiang)。這一(yi)事實(shi)表(biao)(biao)明，表(biao)(biao)面(mian)氧(yang)(yang)基團的增(zeng)加和表(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)的減少可能是由于同樣的原因(yin)。

　　不同條件下的(de)活性炭氧(yang)化(hua)硝(xiao)酸(suan)。雖然表(biao)面(mian)積的(de)增(zeng)加和(he)/或孔隙(xi)體積的(de)硝(xiao)酸(suan)氧(yang)化(hua)已(yi)被報道用(yong)于交流，但研究表(biao)明(ming)，即(ji)使(shi)在輕(qing)度(du)氧(yang)化(hua)中(zhong)，硝(xiao)酸(suan)氧(yang)化(hua)后(hou)活性炭的(de)比表(biao)面(mian)積和(he)孔/微(wei)孔體積也會(hui)損失。硝(xiao)酸(suan)還能產生大量的(de)氧(yang)官(guan)能團，尤其是酸(suan)官(guan)能團。得到的(de)結(jie)果，然而，表(biao)明(ming)氧(yang)化(hua)程度(du)對活性炭的(de)結(jie)構和(he)表(biao)面(mian)化(hua)學性質的(de)影響(xiang)，遵循相同的(de)趨勢。