活性炭(tan)催化分解過(guo)氧化氫

　　動力學研究(jiu)活(huo)性(xing)炭(tan)催化(hua)(hua)分(fen)(fen)解過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫。實(shi)驗研究(jiu)了反(fan)應(ying)物濃度和(he)(he)溫(wen)度的影響。動力學數據通過初始反(fan)應(ying)速(su)率(lv)的差(cha)異(yi)方(fang)法進行評估。過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)氫由于分(fen)(fen)子的高反(fan)應(ying)性(xing)和(he)(he)反(fan)應(ying)中(zhong)間體的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)能力(DCPH)催化(hua)(hua)分(fen)(fen)解研究(jiu)廣泛(fan)應(ying)用于均相和(he)(he)非(fei)均相。在固體表面(mian)，不同(tong)的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)態和(he)(he)/或(huo)形成絡(luo)合物可能發生在堿性(xing)或(huo)還原(yuan)性(xing)活(huo)性(xing)位點或(huo)與金屬離子有關(guan)的位置，如鐵(tie)、錳、銅、鈷和(he)(he)釩。

　　過氧(yang)化(hua)氫實驗部分活性炭催化(hua)分解(jie)

　　實驗(yan)采用過氧化(hua)氫(qing)30%、活性炭碘(dian)值1000、亞(ya)甲藍21、35、表征官能團(tuan)(tuan)。x10 -1m當量克-1，內酯(zhi)2，44×10 -1 meq g -1，苯酚1,51×10 -1 meq g -1.基化(hua)合(he)物1，24×10 -2meq g -1.總堿性基團(tuan)(tuan)1.12meqg-1。

　　方法

　　過(guo)氧化氫反(fan)應在溫度控(kong)制的(de)雙(shuang)壁玻(bo)璃池中進行。然后用(yong)差壓傳(chuan)感器測量氣壓。為了計算時間函(han)數(shu)產生的(de)分(fen)子氧量，校正(zheng)壓力數(shu)據，考(kao)慮氣體的(de)水蒸(zheng)氣壓力、氧溶解度和亨利常數(shu)作為溫度函(han)數(shu)。

　　反應(ying)混合(he)物(wu)始終保持在50歲mL。過(guo)氧(yang)化氫的反應(ying)始于加入與(yu)活性(xing)碳水混合(he)物(wu)相同的過(guo)氧(yang)化氫溶液。

　　為了獲(huo)得更多關于(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)化學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)的(de)(de)信息，研究了其酸性(xing)(xing)(xing)(xing)、堿(jian)性(xing)(xing)(xing)(xing)和氧(yang)(yang)化還(huan)原性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)的(de)(de)溶液(ye)pH影(ying)響過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)中(zhong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)化學(xue)(xue)修(xiu)飾。 。反(fan)應混合物和過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化物的(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)為0.100mol L固定組合物-1和CAT等于(yu)2,00x10 -3克·毫升-1 在298K在2-10個溫度(du)下發現pH初始反(fan)應速率在單(dan)位(wei)溶液(ye)范圍(wei)內沒有顯著變化。該結(jie)果與Bohem滴定法給(gei)出的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)中(zhong)官能(neng)團(tuan)的(de)(de)組成(cheng)是一致的(de)(de)，其中(zhong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)酸基團(tuan)與堿(jian)基團(tuan)的(de)(de)比例很低。高錳酸鉀、過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)等強氧(yang)(yang)化劑(ji)會極(ji)大地改(gai)變影(ying)響過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)（圖1），從而推斷活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)(mian)還(huan)原基團(tuan)作為過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)點(dian)。以(yi)下方(fang)法對活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)(mian)進(jin)行化學(xue)(xue)處理(li)：HNO3濃(nong)(nong)度(du)5mol L-1 6個小(xiao)時，用KMnO 4濃(nong)(nong)度(du)0.08mol L-1在酸H 2 SO 4 濃(nong)(nong)度(du)為0.5mol L-1 4小(xiao)時用H 2 ? 2 的(de)(de)30r小(xiao)時。在每(mei)次處理(li)結(jie)束時，將活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)放入索氏提取(qu)器一周，直到保證恒定pH值。*后，110活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)℃干(gan)燥至重(zhong)量不(bu)再(zai)減輕，然后儲存(cun)在干(gan)燥器中(zhong)。

　　討論實驗結果

　　質量比活性炭體積的變化

　　在(zai)中，過氧(yang)化(hua)物的初始(shi)濃度(du)(du)被(bei)化(hua)時，過氧(yang)化(hua)物的初始(shi)濃度(du)(du)被(bei)認為是(shi)，(a)中1,60x10 -1 mol L-1和( b)在(zai)298K的溫度(du)(du)下為7.92×10 -2 mol L -1。相對于活(huo)性(xing)炭的質(zhi)量-體積獲(huo)得反應順(shun)序是(shi)一個(ge)和表觀速率(lv)常數，? VEL，是(shi)約0.11毫(hao)(hao)升克-1小(xiao)(xiao)號-198 K(0.12毫(hao)(hao)升克-1 小(xiao)(xiao)號-1時[H 2 ? 2 ] 0 = 1,60x10 -1 mol-1和0.10毫(hao)(hao)升克-1小(xiao)(xiao)號-1小(xiao)(xiao)時[H 2 ? 2 ] 0 = 7,92x10 -2molL -1)。

　　當活性(xing)炭(CAT)質量-體積比(bi):(1)1.0×10 -3克毫(hao)升- 1，(b)2.0×10 -3 g mL -1和(c)4.0×10 -3 g mL -1，溫度為(wei)298 K.

　　溫度的影響

　　中溫(wen)度(du)的作用取決(jue)于(yu)活(huo)性炭在過氧化氫初(chu)始濃度(du)時(shi)的質量-體積比為200x10 -3克·毫(hao)升(sheng)-1。

　　活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)實(shi)(shi)驗給(gei)出的(de)(de)(de)(de)證(zheng)據表(biao)(biao)明(ming)(ming)，過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)在(zai)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面分解(jie)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)反應也表(biao)(biao)明(ming)(ming)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)點對應于減少堿性(xing)(xing)(xing)(xing)官(guan)能團或，因(yin)為(wei)(wei)當活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)和(he)(he)強氧化(hua)(hua)(hua)(hua)劑像(xiang)高錳酸鉀(jia)和(he)(he)過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)一(yi)樣處(chu)理時，過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)分解(jie)率顯著下(xia)(xia)降（圖1）。通(tong)(tong)過(guo)研(yan)(yan)究過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)初(chu)始(shi)(shi)速(su)度，在(zai)初(chu)始(shi)(shi)濃度過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物和(he)(he)初(chu)始(shi)(shi)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量和(he)(he)溫度的(de)(de)(de)(de)廣泛(fan)影響下(xia)(xia)獲得的(de)(de)(de)(de)大量實(shi)(shi)驗數(shu)據通(tong)(tong)過(guo)平均典型反應速(su)率得到反應，使(shi)每(mei)個試劑為(wei)(wei)1.0，用約27千(qian)焦mol的(de)(de)(de)(de)活化(hua)(hua)(hua)(hua)能-1。雖然這些(xie)結(jie)果證(zheng)明(ming)(ming)了過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)偽一(yi)階定律是正確的(de)(de)(de)(de)，但他們不知道(dao)所研(yan)(yan)究的(de)(de)(de)(de)系統的(de)(de)(de)(de)異質性(xing)(xing)(xing)(xing)。*后，實(shi)(shi)驗數(shu)據可以通(tong)(tong)過(guo)考慮(lv)系統性(xing)(xing)(xing)(xing)質的(de)(de)(de)(de)動力(li)學(xue)方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)來(lai)證(zheng)明(ming)(ming)，例如(ru)Langmuir-Hinshelwood方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)令人滿意地處(chu)理。在(zai)這些(xie)條(tiao)件下(xia)(xia)，活化(hua)(hua)(hua)(hua)能力(li)約為(wei)(wei)40千(qian)焦mol -1。這項工(gong)作表(biao)(biao)明(ming)(ming)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)分解(jie)過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)作為(wei)(wei)一(yi)種表(biao)(biao)示(shi)改性(xing)(xing)(xing)(xing)固體(ti)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)活性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)。