活性炭鐵含量對催化的影響

　　*近(jin)，人(ren)類活動(dong)的激增(zeng)導致了環(huan)(huan)境中(zhong)農業(ye)廢物的增(zeng)加(jia)。我(wo)們(men)研究了鐵(tie)含量(2.5、5、10、15%)對椰殼制(zhi)(zhi)備的活性炭催(cui)化性能(neng)的影響。大(da)多數(shu)時候，這些(xie)材料直(zhi)接放置在環(huan)(huan)境中(zhong)，會導致有(you)機(ji)物的過(guo)度積累(lei)。雖然這類污染(ran)物是(shi)可(ke)生物降(jiang)解的，但(dan)其礦化需要很(hen)長時間。此外(wai)，由(you)于人(ren)類活動(dong)較大(da)，自然循環(huan)(huan)越來越困(kun)難。克服(fu)這一(yi)問題(ti)的一(yi)個有(you)吸引(yin)力的選擇是(shi)使(shi)用固體廢物作為能(neng)源或原(yuan)料來獲得高價值的產品，如活性炭。它們(men)可(ke)以從椰殼、木材、油、泥炭、焦炭、獸(shou)骨、種子、鋸屑、稻殼和聚(ju)合物等各種材料中(zhong)制(zhi)(zhi)備。

　　由于(yu)活性(xing)(xing)(xing)炭具有穩定的(de)(de)物理化(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)質、高硬度(du)、耐(nai)熱性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)(xing)和(he)導電(dian)性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)酸堿性(xing)(xing)(xing)和(he)功能基團，近年來(lai)引起了人們的(de)(de)關注。在制(zhi)(zhi)備活性(xing)(xing)(xing)炭時，可以控制(zhi)(zhi)表面積(ji)、吸附離子的(de)(de)吸附性(xing)(xing)(xing)和(he)高比(bi)表面積(ji)。由于(yu)這(zhe)些(xie)特性(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)炭已(yi)應用于(yu)氣體(ti)或(huo)液體(ti)吸附、化(hua)(hua)學回收凈化(hua)(hua)、燃料(liao)(liao)電(dian)池儲氫等(deng)多個領域。此外，活性(xing)(xing)(xing)炭還被用作各種反應中(zhong)的(de)(de)催化(hua)(hua)劑(ji)和(he)載體(ti)，如乙苯脫氫、苯酚和(he)硝酸鹽或(huo)有機染(ran)料(liao)(liao)。

　　讓我們來(lai)看(kan)看(kan)鐵(tie)含(han)量(liang)對(dui)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)能的(de)影響(xiang)。我們發現(xian)，通過(guo)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氫的(de)吸(xi)附(fu)和氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)組合(he)過(guo)程，鐵(tie)負(fu)(fu)荷活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)是一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑。此外，負(fu)(fu)載磁赤鐵(tie)礦的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以通過(guo)吸(xi)附(fu)有(you)效(xiao)去除水溶(rong)液(ye)中的(de)人(ren)工紅(hong)色(se)。另一(yi)方面(mian)，負(fu)(fu)載鐵(tie)復(fu)合(he)材料的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以通過(guo)芬(fen)頓反應從水溶(rong)液(ye)中去除人(ren)工紅(hong)色(se)。本研究以椰子殼(ke)為(wei)原料制備活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)，催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑用適當濃度的(de)硝酸鐵(tie)水溶(rong)液(ye)浸泡活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)，*終固體達到2.5、5、10和15%的(de)鐵(tie)含(han)量(liang)。將系(xi)統(tong)保(bao)持攪拌(80rpm)2小(xiao)時(shi)(shi)。該催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑在120oC干燥24小(xiao)時(shi)(shi)，加熱(10分(fen)(fen)鐘)oC - 1)氮氣流下(100毫升分(fen)(fen)鐘)- 1)高達450oC，溫度保(bao)持2小(xiao)時(shi)(shi)。對(dui)椰殼(ke)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)對(dui)椰殼(ke)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)能的(de)影響(xiang)。去除亞(ya)甲藍時(shi)(shi)，用作織物(wu)染(ran)料的(de)模型化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)評估(gu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑。

　　從實(shi)驗(yan)結(jie)果可(ke)以看出，在活(huo)性(xing)炭上形成磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)粒(li)(li)的(de)(de)(de)方法如圖(tu)1所示。假設磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)石顆(ke)粒(li)(li)主要在支撐(cheng)孔內，在加(jia)熱過程(cheng)中由(you)浸漬的(de)(de)(de)硝(xiao)酸鐵(tie)形成。據信(xin)，因為起始材料中沒有Fe 2 因此，赤(chi)(chi)鐵(tie)礦(kuang)首(shou)先產生(sheng)(sheng)物質。一(yi)段時(shi)間后，一(yi)氧化碳由(you)活(huo)性(xing)炭產生(sheng)(sheng)，可(ke)以產生(sheng)(sheng)一(yi)些Fe 3 還(huan)原成Fe 2 生(sheng)(sheng)產磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)的(de)(de)(de)物種(zhong)。然而(er)，由(you)于(yu)一(yi)氧化碳不(bu)能接(jie)近，一(yi)些赤(chi)(chi)鐵(tie)礦(kuang)石可(ke)能仍然是顆(ke)粒(li)(li)的(de)(de)(de)核心，因為還(huan)原應該從表面開始。因此，獲得的(de)(de)(de)顆(ke)粒(li)(li)由(you)磁(ci)(ci)鐵(tie)礦(kuang)包圍(wei)的(de)(de)(de)赤(chi)(chi)鐵(tie)礦(kuang)芯制成。

　　所有樣品都顯示(shi)了典型(xing)的(de)(de)微(wei)孔(kong)和(he)(he)介孔(kong)材料II等溫線(xian)，有磁滯回線(xian)，表示(shi)孔(kong)內毛細管冷凝，如圖(tu)2所示(shi)。樣品的(de)(de)主要結(jie)構特征(zheng)顯示(shi)在表中(zhong)。可見(jian)活(huo)性(xing)(xing)炭含鐵(tie)量低(di)(2).浸漬(zi)5%和(he)(he)5%不(bu)影響其結(jie)構性(xing)(xing)質。這一(yi)發現表明，與圖(tu)1結(jie)果一(yi)致，活(huo)性(xing)(xing)炭支(zhi)撐(cheng)物的(de)(de)孔(kong)堵(du)塞可以忽略(lve)不(bu)計。然而，較(jiao)高(gao)量的(de)(de)鐵(tie)(10%和(he)(he)15%)的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭導(dao)致比表面(mian)積大幅度下降，這與微(wei)孔(kong)面(mian)積和(he)(he)體積的(de)(de)減(jian)少密切(qie)相關。這證(zheng)實了假設大部分(fen)氧(yang)化鐵(tie)沉積在孔(kong)中(zhong)，其他部分(fen)堵(du)塞孔(kong)。

　　結(jie)論:椰殼成(cheng)(cheng)功制(zhi)(zhi)備了(le)不同鐵(tie)(tie)(tie)(tie)量(liang)(2).5、5、10、15%的活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣(yang)品提(ti)供了(le)減(jian)少環(huan)境中農業廢(fei)物的可能(neng)性(xing)(xing)。固(gu)體根(gen)據鐵(tie)(tie)(tie)(tie)的存在和(he)(he)數量(liang)顯(xian)示不同的結(jie)構和(he)(he)還原(yuan)性(xing)(xing)質(zhi)。除(chu)赤(chi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)的不良鐵(tie)(tie)(tie)(tie)樣(yang)(2).除(chu)5%外，發現磁鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦顆粒有赤(chi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)礦芯，其(qi)尺寸(28-34nm)隨著固(gu)體鐵(tie)(tie)(tie)(tie)量(liang)的增加(jia)而增加(jia)。這(zhe)些活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)(yi)從水溶液中去除(chu)88%的亞(ya)甲(jia)基藍(lan)，主要是通(tong)過被認(ren)為比芬頓(dun)反(fan)應更(geng)快的染料吸(xi)附。鐵(tie)(tie)(tie)(tie)15%的固(gu)體是*活(huo)躍的，可以(yi)(yi)與(yu)表面鐵(tie)(tie)(tie)(tie)的*大量(liang)有關(guan)，促進(jin)芬頓(dun)反(fan)應，并(bing)在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面形(xing)成(cheng)(cheng)一個(ge)新的官能(neng)團，可以(yi)(yi)吸(xi)收亞(ya)甲(jia)藍(lan)。制(zhi)(zhi)備和(he)(he)使用這(zhe)些活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)催化劑有助于克服環(huan)境中有機廢(fei)物減(jian)少和(he)(he)維護(hu)水資源的紡(fang)織廢(fei)水凈化兩個(ge)問題(ti)。