通過硝酸研究活性炭特性的變化

　　根據活(huo)性(xing)炭(tan)的前體(ti)，它可能有一定數(shu)量(liang)(liang)的不同(tong)類(lei)型和密度的官能團。由(you)煤、石油(you)、焦炭(tan)、木材、水果石、椰子殼(ke)等(deng)(deng)制備的活(huo)性(xing)炭(tan)主(zhu)要含(han)有氧官能團。使用富氮聚(ju)合(he)物(wu)等(deng)(deng)活(huo)性(xing)炭(tan)前體(ti)生產的活(huo)性(xing)炭(tan)有大量(liang)(liang)的氮表面基團。

　　氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)是活(huo)(huo)性炭表(biao)(biao)面改性的(de)重要方(fang)法，是活(huo)(huo)性炭表(biao)(biao)面產(chan)生氧(yang)(yang)(yang)官能(neng)團的(de)常規方(fang)法。原(yuan)因是氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)不僅(jin)可(ke)以(yi)作為某些應用的(de)*終官能(neng)化(hua)(hua)，還可(ke)以(yi)作為進一(yi)(yi)步官能(neng)化(hua)(hua)的(de)初(chu)步表(biao)(biao)面處理(li)。酸性基團有(you)利于苯胺催化(hua)(hua)濕空(kong)氣氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)，改善金屬離子(zi)和金屬物(wu)質從(cong)溶液(ye)中的(de)吸附(fu)。另一(yi)(yi)方(fang)面，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)被(bei)認為是錨定二胺等(deng)不同有(you)機分子(zi)的(de)初(chu)步改性。氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)通常分為干(gan)濕過(guo)程。水(shui)蒸氣、氧(yang)(yang)(yang)氣、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳、臭氧(yang)(yang)(yang)等(deng)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)氣體在高溫下氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(> 700°C)濕式(shi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)液(ye)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)劑(ji)溫和(20-100℃)在溫度下進行測試。硝(xiao)酸鹽、硫(liu)酸鹽、過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)氫和過(guo)硫(liu)酸銨是報(bao)告中*常見的(de)液(ye)體氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)劑(ji)。

　　氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)類(lei)(lei)型(xing)、濃度、氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)時間和溫度指定了(le)(le)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)嚴重性(xing)，并確定了(le)(le)對活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)紋理(li)和化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)性(xing)質的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。值得注(zhu)意的(de)(de)(de)(de)是，碳材料的(de)(de)(de)(de)制備和活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)起源以及(ji)影響(xiang)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)程(cheng)度的(de)(de)(de)(de)歷(li)史(shi)。因(yin)此，報(bao)告(gao)(gao)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)影響(xiang)的(de)(de)(de)(de)差異是合理(li)的(de)(de)(de)(de)。例如，一些研究(jiu)人(ren)員報(bao)告(gao)(gao)說(shuo)，濕氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)減少了(le)(le)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積，而另一些報(bao)告(gao)(gao)顯示了(le)(le)不變或增(zeng)(zeng)加(jia)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積。據報(bao)道(dao)，如果活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)在低溫下啟動(dong)，它可以通過氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)結構獲得更嚴重的(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。與活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)高溫相比，前者在氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)中受損。另一方(fang)面(mian)，上述參(can)數也會影響(xiang)氧團(tuan)的(de)(de)(de)(de)類(lei)(lei)型(xing)和密度。研究(jiu)人(ren)員報(bao)告(gao)(gao)說(shuo)，硝(xiao)酸處理(li)可能是增(zeng)(zeng)加(jia)羧基和酚類(lei)(lei)基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)好(hao)方(fang)法。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)是廢椰殼的(de)(de)(de)(de)合適(shi)來源。本研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是了(le)(le)解椰殼活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)對硝(xiao)酸鹽的(de)(de)(de)(de)作用。

　　為(wei)(wei)了研(yan)究活(huo)性(xing)炭(tan)表面的化學和(he)程序加(jia)熱(re)脫附(fu)(TPD)2720(儀器(qi))采(cai)用化學吸附(fu)。用溫(wen)度(du)(du)程序解吸(TPD)。He溫(wen)度(du)(du)梯度(du)(du)的流速分(fen)別為(wei)(wei)25 mL min -1和(he)5°C min -1.監測(ce)和(he)記錄裝置的熱(re)電導檢測(ce)器(qi)(TCD)信(xin)號(hao)以解釋(shi)AC表面化學。在(zai)(zai)惰(duo)性(xing)氣(qi)體(ti)氣(qi)氛中加(jia)熱(re)活(huo)性(xing)炭(tan)時(shi)，氧(yang)(yang)官能團從活(huo)性(xing)炭(tan)表面分(fen)解解吸CO 2和(he)CO，大多數溫(wen)度(du)(du)高達1000℃。分(fen)解溫(wen)度(du)(du)和(he)吸體(ti)積分(fen)別取決于氧(yang)(yang)組(zu)的類(lei)型和(he)活(huo)性(xing)炭(tan)表面的密度(du)(du)。羧(suo)基和(he)內(nei)酯分(fen)別在(zai)(zai)較低和(he)較高的溫(wen)度(du)(du)下分(fen)解CO 二(er)、苯(ben)酚、堿、醚和(he)奎(kui)寧起源于CO，羧(suo)酸酐基團同(tong)時(shi)釋(shi)放CO和(he)CO 2或連續地。TPD在(zai)(zai)某種程度(du)(du)上，分(fen)配溫(wen)度(du)(du)是不同(tong)的。

　　TPD光譜下的(de)(de)(de)曲線(xian)(以ABC表(biao)(biao)示(shi))面(mian)(mian)積可用作氧(yang)化指數。較高的(de)(de)(de)ABC指數表(biao)(biao)示(shi)氧(yang)化程度。該指標如(ru)上圖所示(shi)，ABC硝(xiao)酸(suan)濃度、時間或溫度的(de)(de)(de)增加也相應地(di)表(biao)(biao)明(ming)硝(xiao)酸(suan)濃度的(de)(de)(de)增加ABC氧(yang)組的(de)(de)(de)后(hou)的(de)(de)(de)氧(yang)組密度。從表(biao)(biao)2和表(biao)(biao) 5 從右(you)列可以看出，硝(xiao)酸(suan)氧(yang)化條(tiao)件對(dui)活性炭的(de)(de)(de)結構和表(biao)(biao)面(mian)(mian)化學性質有相同的(de)(de)(de)影響。這一事實表(biao)(biao)明(ming)，表(biao)(biao)面(mian)(mian)氧(yang)基(ji)團的(de)(de)(de)增加和表(biao)(biao)面(mian)(mian)積的(de)(de)(de)減少(shao)可能是(shi)由于同樣的(de)(de)(de)原因。

　　不同條(tiao)件下(xia)的(de)(de)活性炭(tan)(tan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硝酸(suan)。雖然表面(mian)(mian)積的(de)(de)增(zeng)加和(he)/或孔隙體積的(de)(de)硝酸(suan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)已被(bei)報道用(yong)于交流，但研究表明(ming)(ming)，即使(shi)在輕度氧(yang)(yang)化(hua)(hua)中(zhong)，硝酸(suan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)后活性炭(tan)(tan)的(de)(de)比表面(mian)(mian)積和(he)孔/微孔體積也會損失。硝酸(suan)還能(neng)產生(sheng)大量的(de)(de)氧(yang)(yang)官能(neng)團，尤其是(shi)酸(suan)官能(neng)團。得到(dao)的(de)(de)結果，然而(er)，表明(ming)(ming)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)程(cheng)度對活性炭(tan)(tan)的(de)(de)結構和(he)表面(mian)(mian)化(hua)(hua)學性質(zhi)的(de)(de)影響(xiang)，遵循相同的(de)(de)趨(qu)勢。