活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近，人(ren)類(lei)活(huo)(huo)動(dong)的(de)激增(zeng)導(dao)致了環(huan)(huan)境(jing)中農業廢物的(de)增(zeng)加。我們研究(jiu)了鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰殼制備的(de)活(huo)(huo)性炭(tan)催(cui)化(hua)性能的(de)影響。大(da)多數時候，這些材(cai)料(liao)直(zhi)接(jie)放(fang)置在環(huan)(huan)境(jing)中，會導(dao)致有機物的(de)過度積累。雖然這類(lei)污染物是可(ke)生物降(jiang)解(jie)的(de)，但(dan)其礦化(hua)需(xu)要很長(chang)時間。此(ci)外，由(you)于人(ren)類(lei)活(huo)(huo)動(dong)較大(da)，自然循環(huan)(huan)越(yue)來(lai)越(yue)困難(nan)。克服這一問題的(de)一個有吸引力的(de)選擇是使(shi)用固(gu)體廢物作為能源或原料(liao)來(lai)獲(huo)得高價(jia)值的(de)產品，如活(huo)(huo)性炭(tan)。它們可(ke)以(yi)從椰殼、木(mu)材(cai)、油、泥炭(tan)、焦炭(tan)、獸骨、種子、鋸屑、稻殼和聚合(he)物等各種材(cai)料(liao)中制備。

　　由(you)于活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)具有(you)穩定的(de)(de)物(wu)理(li)化學性(xing)質、高硬度、耐熱性(xing)、耐腐蝕性(xing)和(he)導電(dian)(dian)性(xing)、耐酸(suan)堿性(xing)和(he)功能基團(tuan)，近年來引起了人們(men)的(de)(de)關注。在制(zhi)備活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)時，可以控制(zhi)表面積、吸附(fu)離子的(de)(de)吸附(fu)性(xing)和(he)高比表面積。由(you)于這些(xie)特(te)性(xing)，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)已應(ying)用于氣體(ti)或(huo)液體(ti)吸附(fu)、化學回收凈化、燃料(liao)(liao)電(dian)(dian)池儲氫(qing)等多個領域。此外(wai)，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)還被用作(zuo)各種反應(ying)中的(de)(de)催化劑和(he)載(zai)體(ti)，如乙苯脫氫(qing)、苯酚和(he)硝(xiao)酸(suan)鹽或(huo)有(you)機染料(liao)(liao)。

　　讓我們來看(kan)看(kan)鐵含(han)量(liang)對(dui)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影響。我們發現，通過氧化(hua)氫的(de)(de)(de)吸附和氧化(hua)的(de)(de)(de)組合(he)(he)(he)過程，鐵負荷活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)一種有效(xiao)的(de)(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)。此外，負載(zai)磁赤鐵礦的(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)通過吸附有效(xiao)去(qu)除(chu)水溶(rong)(rong)液(ye)中的(de)(de)(de)人(ren)工紅(hong)色(se)(se)。另一方(fang)面，負載(zai)鐵復合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)通過芬頓反應從水溶(rong)(rong)液(ye)中去(qu)除(chu)人(ren)工紅(hong)色(se)(se)。本(ben)研究以(yi)椰(ye)子殼為原料(liao)制備活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)用適當濃度的(de)(de)(de)硝酸鐵水溶(rong)(rong)液(ye)浸泡活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，*終(zhong)固體(ti)達(da)(da)到2.5、5、10和15%的(de)(de)(de)鐵含(han)量(liang)。將系統(tong)保(bao)持攪拌(80rpm)2小(xiao)(xiao)時(shi)。該催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)在120oC干燥(zao)24小(xiao)(xiao)時(shi)，加熱(re)(10分鐘)oC - 1)氮氣流(liu)下(xia)(100毫(hao)升分鐘)- 1)高達(da)(da)450oC，溫度保(bao)持2小(xiao)(xiao)時(shi)。對(dui)椰(ye)殼活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)對(dui)椰(ye)殼活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)(cui)化(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影響。去(qu)除(chu)亞甲藍時(shi)，用作織物染料(liao)的(de)(de)(de)模型(xing)化(hua)合(he)(he)(he)物評估催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)。

　　從實(shi)驗結果可以看出，在(zai)活(huo)性炭上形(xing)成磁鐵(tie)(tie)礦粒(li)的(de)(de)方(fang)法(fa)如圖(tu)1所示(shi)。假(jia)設磁鐵(tie)(tie)礦石顆(ke)(ke)粒(li)主(zhu)要在(zai)支(zhi)撐(cheng)孔內(nei)，在(zai)加熱過程中由浸(jin)漬的(de)(de)硝(xiao)酸鐵(tie)(tie)形(xing)成。據信，因(yin)為(wei)起始材(cai)料中沒有Fe 2 因(yin)此，赤(chi)鐵(tie)(tie)礦首先產(chan)(chan)生物(wu)(wu)質(zhi)。一段時間后，一氧化碳由活(huo)性炭產(chan)(chan)生，可以產(chan)(chan)生一些Fe 3 還原(yuan)成Fe 2 生產(chan)(chan)磁鐵(tie)(tie)礦的(de)(de)物(wu)(wu)種(zhong)。然(ran)而，由于一氧化碳不能接近，一些赤(chi)鐵(tie)(tie)礦石可能仍(reng)然(ran)是顆(ke)(ke)粒(li)的(de)(de)核心，因(yin)為(wei)還原(yuan)應該從表(biao)面(mian)開始。因(yin)此，獲得的(de)(de)顆(ke)(ke)粒(li)由磁鐵(tie)(tie)礦包圍的(de)(de)赤(chi)鐵(tie)(tie)礦芯制(zhi)成。

　　所有(you)(you)樣品都(dou)顯(xian)示了典型的(de)(de)微孔(kong)和(he)介孔(kong)材(cai)料II等(deng)溫(wen)線(xian)，有(you)(you)磁滯回線(xian)，表(biao)示孔(kong)內毛細管冷(leng)凝，如圖2所示。樣品的(de)(de)主要結構特征顯(xian)示在表(biao)中。可見活性炭含鐵(tie)量低(2).浸漬5%和(he)5%不影響其結構性質。這一(yi)發現表(biao)明，與圖1結果(guo)一(yi)致，活性炭支撐物(wu)的(de)(de)孔(kong)堵塞(sai)可以忽略不計。然而(er)，較高量的(de)(de)鐵(tie)(10%和(he)15%)的(de)(de)活性炭導致比表(biao)面積(ji)大幅度下降，這與微孔(kong)面積(ji)和(he)體積(ji)的(de)(de)減少(shao)密切相關。這證實了假設大部(bu)分氧(yang)化鐵(tie)沉積(ji)在孔(kong)中，其他部(bu)分堵塞(sai)孔(kong)。

　　結論:椰殼成功制備了不(bu)同(tong)(tong)鐵(tie)量(2).5、5、10、15%的活性(xing)炭(tan)樣品提供了減少(shao)環(huan)(huan)境中農業廢(fei)物的可(ke)能(neng)性(xing)。固體(ti)根據鐵(tie)的存在(zai)和數量顯(xian)示不(bu)同(tong)(tong)的結構和還(huan)原性(xing)質。除(chu)赤鐵(tie)礦制成的不(bu)良鐵(tie)樣(2).除(chu)5%外，發(fa)現磁鐵(tie)礦顆粒(li)有(you)赤鐵(tie)礦芯，其尺寸(28-34nm)隨著固體(ti)鐵(tie)量的增加(jia)而增加(jia)。這些活性(xing)炭(tan)可(ke)以(yi)(yi)從水(shui)溶液中去除(chu)88%的亞甲基藍(lan)，主(zhu)要是(shi)通(tong)過被認為比芬頓反(fan)應(ying)更快的染(ran)料吸(xi)附。鐵(tie)15%的固體(ti)是(shi)*活躍的，可(ke)以(yi)(yi)與表面鐵(tie)的*大量有(you)關(guan)，促(cu)進芬頓反(fan)應(ying)，并在(zai)活性(xing)炭(tan)表面形成一(yi)個新的官能(neng)團，可(ke)以(yi)(yi)吸(xi)收亞甲藍(lan)。制備和使用這些活性(xing)炭(tan)催化劑有(you)助(zhu)于克服環(huan)(huan)境中有(you)機廢(fei)物減少(shao)和維護水(shui)資源(yuan)的紡織廢(fei)水(shui)凈化兩個問題。