活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近(jin)，人類活(huo)動的(de)(de)激增導(dao)致(zhi)(zhi)了(le)環境中農業(ye)廢物(wu)的(de)(de)增加(jia)。我們(men)(men)研究了(le)鐵含量(2.5、5、10、15%)對椰(ye)殼制備(bei)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)催化性能的(de)(de)影響。大多數時(shi)候(hou)，這些材料(liao)直(zhi)接(jie)放置在環境中，會導(dao)致(zhi)(zhi)有機物(wu)的(de)(de)過度積累。雖然這類污(wu)染物(wu)是可生物(wu)降解的(de)(de)，但其礦化需要很長時(shi)間。此外，由于人類活(huo)動較大，自然循環越(yue)來越(yue)困難(nan)。克服這一問(wen)題的(de)(de)一個有吸(xi)引(yin)力的(de)(de)選擇是使(shi)用固體廢物(wu)作為(wei)能源(yuan)或(huo)原料(liao)來獲得(de)高價值(zhi)的(de)(de)產品(pin)，如活(huo)性炭(tan)。它們(men)(men)可以從(cong)椰(ye)殼、木(mu)材、油、泥炭(tan)、焦炭(tan)、獸骨、種子、鋸屑、稻(dao)殼和聚合物(wu)等各種材料(liao)中制備(bei)。

　　由于(yu)活性炭(tan)具有(you)穩(wen)定的物理化(hua)學性質、高硬度(du)、耐熱性、耐腐蝕(shi)性和(he)導電(dian)性、耐酸堿(jian)性和(he)功能(neng)基(ji)團，近(jin)年來引(yin)起了人們的關注(zhu)。在(zai)制(zhi)備(bei)活性炭(tan)時，可以控制(zhi)表面(mian)積(ji)、吸(xi)(xi)附(fu)離子的吸(xi)(xi)附(fu)性和(he)高比表面(mian)積(ji)。由于(yu)這些特性，活性炭(tan)已應(ying)用(yong)于(yu)氣體或液體吸(xi)(xi)附(fu)、化(hua)學回(hui)收凈(jing)化(hua)、燃(ran)料(liao)電(dian)池儲氫等多個領域。此外，活性炭(tan)還被用(yong)作各種反(fan)應(ying)中的催(cui)化(hua)劑(ji)和(he)載(zai)體，如乙苯脫(tuo)氫、苯酚和(he)硝酸鹽(yan)或有(you)機(ji)染(ran)料(liao)。

　　讓(rang)我們(men)來看看鐵(tie)(tie)含(han)(han)量對活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)催化(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。我們(men)發現，通(tong)過(guo)氧(yang)化(hua)氫的(de)(de)吸(xi)附和(he)(he)氧(yang)化(hua)的(de)(de)組合(he)(he)過(guo)程(cheng)，鐵(tie)(tie)負荷活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)是一(yi)種(zhong)有效(xiao)(xiao)的(de)(de)催化(hua)劑。此外，負載磁(ci)赤鐵(tie)(tie)礦的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)可(ke)以通(tong)過(guo)吸(xi)附有效(xiao)(xiao)去除水溶液(ye)中的(de)(de)人工(gong)紅(hong)色。另一(yi)方面，負載鐵(tie)(tie)復(fu)合(he)(he)材(cai)料的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)可(ke)以通(tong)過(guo)芬頓(dun)反應從(cong)水溶液(ye)中去除人工(gong)紅(hong)色。本(ben)研究以椰子(zi)殼(ke)為原料制備活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)，催化(hua)劑用(yong)適(shi)當濃度的(de)(de)硝酸鐵(tie)(tie)水溶液(ye)浸(jin)泡活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)，*終固體達到(dao)2.5、5、10和(he)(he)15%的(de)(de)鐵(tie)(tie)含(han)(han)量。將系統保(bao)持攪拌(80rpm)2小(xiao)時(shi)。該催化(hua)劑在120oC干(gan)燥24小(xiao)時(shi)，加(jia)熱(re)(10分(fen)(fen)鐘(zhong))oC - 1)氮氣(qi)流下(100毫(hao)升分(fen)(fen)鐘(zhong))- 1)高達450oC，溫(wen)度保(bao)持2小(xiao)時(shi)。對椰殼(ke)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)對椰殼(ke)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)催化(hua)性(xing)(xing)能的(de)(de)影響(xiang)。去除亞甲藍時(shi)，用(yong)作織物(wu)染料的(de)(de)模型(xing)化(hua)合(he)(he)物(wu)評估(gu)催化(hua)劑。

　　從(cong)實(shi)驗結果可(ke)以看出，在活(huo)性(xing)炭上形(xing)成(cheng)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)粒的(de)(de)方法(fa)如圖1所示。假設磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石顆(ke)粒主要在支(zhi)撐孔內，在加熱過程中(zhong)(zhong)由(you)(you)浸漬(zi)的(de)(de)硝酸(suan)鐵(tie)(tie)形(xing)成(cheng)。據信，因(yin)為起始(shi)材料中(zhong)(zhong)沒(mei)有Fe 2 因(yin)此(ci)，赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)首先產生物質(zhi)。一(yi)段時間(jian)后，一(yi)氧(yang)化碳由(you)(you)活(huo)性(xing)炭產生，可(ke)以產生一(yi)些Fe 3 還(huan)原成(cheng)Fe 2 生產磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)物種。然(ran)而，由(you)(you)于一(yi)氧(yang)化碳不能接(jie)近，一(yi)些赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石可(ke)能仍然(ran)是顆(ke)粒的(de)(de)核心，因(yin)為還(huan)原應該從(cong)表面開始(shi)。因(yin)此(ci)，獲得的(de)(de)顆(ke)粒由(you)(you)磁(ci)(ci)鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)包圍的(de)(de)赤鐵(tie)(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)芯制成(cheng)。

　　所(suo)有樣(yang)品(pin)都顯(xian)示了典(dian)型的(de)微孔(kong)(kong)和(he)介(jie)孔(kong)(kong)材料(liao)II等(deng)溫(wen)線，有磁(ci)滯回(hui)線，表(biao)(biao)示孔(kong)(kong)內毛細管(guan)冷凝，如圖2所(suo)示。樣(yang)品(pin)的(de)主要結構特征顯(xian)示在表(biao)(biao)中。可(ke)(ke)見活性炭(tan)含鐵量(liang)低(di)(2).浸漬5%和(he)5%不影(ying)響其結構性質。這一發(fa)現表(biao)(biao)明，與圖1結果一致(zhi)，活性炭(tan)支撐(cheng)物的(de)孔(kong)(kong)堵塞(sai)(sai)可(ke)(ke)以忽略不計(ji)。然而(er)，較高量(liang)的(de)鐵(10%和(he)15%)的(de)活性炭(tan)導(dao)致(zhi)比表(biao)(biao)面積(ji)(ji)大(da)幅度下降(jiang)，這與微孔(kong)(kong)面積(ji)(ji)和(he)體積(ji)(ji)的(de)減少密切(qie)相關。這證實了假設(she)大(da)部(bu)分氧化(hua)鐵沉積(ji)(ji)在孔(kong)(kong)中，其他(ta)部(bu)分堵塞(sai)(sai)孔(kong)(kong)。

　　結論:椰殼成功制備了不同鐵(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣品(pin)提供了減(jian)少(shao)環(huan)境中(zhong)農業(ye)廢(fei)物(wu)的(de)(de)(de)可(ke)能性(xing)(xing)。固體根據鐵(tie)的(de)(de)(de)存在和(he)數量(liang)顯示不同的(de)(de)(de)結構(gou)和(he)還(huan)原性(xing)(xing)質(zhi)。除(chu)赤鐵(tie)礦制成的(de)(de)(de)不良鐵(tie)樣(2).除(chu)5%外，發現磁鐵(tie)礦顆粒(li)有赤鐵(tie)礦芯，其尺(chi)寸(28-34nm)隨著固體鐵(tie)量(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加而增(zeng)加。這些活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可(ke)以(yi)從水(shui)溶(rong)液中(zhong)去除(chu)88%的(de)(de)(de)亞(ya)甲基藍，主要是通過被認為比芬(fen)頓(dun)反應更(geng)快的(de)(de)(de)染料吸附。鐵(tie)15%的(de)(de)(de)固體是*活(huo)躍的(de)(de)(de)，可(ke)以(yi)與表(biao)(biao)面鐵(tie)的(de)(de)(de)*大量(liang)有關，促進芬(fen)頓(dun)反應，并在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面形成一個新的(de)(de)(de)官能團，可(ke)以(yi)吸收亞(ya)甲藍。制備和(he)使用這些活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)催(cui)化劑(ji)有助于克(ke)服環(huan)境中(zhong)有機廢(fei)物(wu)減(jian)少(shao)和(he)維護水(shui)資(zi)源的(de)(de)(de)紡織廢(fei)水(shui)凈化兩個問題(ti)。