近來，人類活動(dòng)激增導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)廢物在環(huán)境中的增加。為了找到這些材料的新應(yīng)用，我們研究了鐵含量(2.5,5,10和15%)對由椰殼制備的活性炭催化性能的影響。大多數(shù)時(shí)候，這些材料直接放在環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致有機(jī)物過度積累。雖然這種類型的污染物是可生物降解的，但其礦化需要漫長的時(shí)間。此外，由于人類活動(dòng)較大，自然循環(huán)的難度越來越大。克服這個(gè)問題的一個(gè)有吸引力的選擇是使用固體廢物作為能源或原料來獲得高價(jià)值產(chǎn)品，如活性炭。它們可以從各種材料制備，如椰殼，木材，油，泥炭，焦炭，獸骨，種子，鋸屑，稻殼和聚合物。

　　由于活性炭的物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，高硬度，耐熱性，耐腐蝕性和導(dǎo)電性，對酸和堿的耐受性，還具有其功能基團(tuán)這讓活性炭近年來引起了人們的關(guān)注。表面積，吸附離子的吸附性和高比表面積這些性質(zhì)中的大多數(shù)可以在制備活性炭期間得到控制。由于這些特點(diǎn)，活性炭已經(jīng)在很多領(lǐng)域中得到應(yīng)用，例如在氣體或液體的吸附中或在化學(xué)品的回收和凈化中以及在燃料電池中儲(chǔ)存氫。此外，活性炭已經(jīng)用作各種反應(yīng)中的催化劑和載體，如乙苯脫氫，從工業(yè)廢水中去除苯酚和從殘留水中除去硝酸鹽或有機(jī)染料等等。

　　下面我們來看看鐵含量對活性炭的催化性能的影響，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，鐵負(fù)載活性炭是一種有效的催化劑，以從水溶液中除去亞甲藍(lán)，通過過氧化氫的吸附和氧化的組合工藝。此外，負(fù)載磁赤鐵礦的活性炭通過吸附性，能有效地從水溶液中去除了人造紅。另一方面，負(fù)載鐵復(fù)合材料的活性炭能夠通過芬頓反應(yīng)從水溶液中除去人造紅。本次研究用椰殼為原料來制備活性炭，通過用適當(dāng)濃度的硝酸鐵水溶液浸漬活性炭得到催化劑，以在最終固體中達(dá)到2.5,5,10和15%的鐵含量。將系統(tǒng)保持?jǐn)嚢?80rpm)2小時(shí)。該催化劑在120ºC干燥，24個(gè)小時(shí)，并加熱(10分鐘ºC - 1)在氮?dú)饬飨?100毫升分鐘- 1)高達(dá)450ºC，被保持在該溫度2小時(shí)。測試了鐵含量對椰殼活性炭的催化性能的影響。在去除亞甲藍(lán)時(shí)，評估催化劑，用作織物染料的模型化合物。

　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，如圖1所示，可以提出在活性炭上形成磁鐵礦粒子的途徑。假設(shè)磁鐵礦顆粒主要在支撐孔內(nèi)部，加熱期間由浸漬的硝酸鐵形成。據(jù)信，由于起始材料中沒有Fe 2+物質(zhì)，所以首先產(chǎn)生赤鐵礦。一段時(shí)間后，一氧化碳由活性炭生成，能夠?qū)⒁恍〧e 3+還原成Fe 2+物種生產(chǎn)磁鐵礦。然而，隨著還原應(yīng)從表面開始，由于一氧化碳不可接近，一些赤鐵礦可能仍然作為顆粒中的核心。因此，所得顆粒由磁鐵礦包圍的赤鐵礦芯制成。

　　比表面積和孔隙率測量所有樣品都顯示了微孔和介孔材料典型的II型等溫線，具有磁滯回線，表明中孔中的毛細(xì)管冷凝，如圖2所示。表中顯示了樣品的主要結(jié)構(gòu)特性。可以看出，含鐵量小的活性炭(2.5%和5%)的浸漬不影響其結(jié)構(gòu)性質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)表明，活性炭支持物的孔堵塞是可忽略的，與如圖1結(jié)果一致。然而，較高量的鐵(10%和15%)的活性炭導(dǎo)致比表面積大幅度下降，這與微孔面積和體積的減少密切相關(guān)。這證實(shí)了假設(shè)大多數(shù)氧化鐵沉積在孔內(nèi)，其中它部分阻塞孔。

　　結(jié)論：從椰殼成功制備了具有不同鐵量(2.5,5,10和15%)的活性炭樣品，提供了減少環(huán)境中農(nóng)業(yè)廢物的可能性。根據(jù)鐵的存在和數(shù)量，固體顯示不同的結(jié)構(gòu)和還原性質(zhì)。除了由赤鐵礦制成的鐵質(zhì)不良樣品(2.5%)外，發(fā)現(xiàn)磁鐵礦顆粒具有赤鐵礦芯，其尺寸(28-34nm)隨固體鐵量的增加而增加。這些活性炭能夠從水溶液中除去高達(dá)88%的亞甲基藍(lán)，主要是通過被認(rèn)為比芬頓反應(yīng)更快的染料吸附。鐵15%的固體是最活躍的，這可以與表面上鐵的最高量相關(guān)聯(lián)，促進(jìn)芬頓反應(yīng)，并在活性炭表面形成能夠吸附亞甲藍(lán)的新官能團(tuán)。這些活性炭催化劑的制備和使用可以有助于克服當(dāng)前面臨的兩個(gè)問題：環(huán)境中有機(jī)廢物的減少和維護(hù)水資源的紡織品廢水凈化。

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