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活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

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活性炭对苯二酚的去除
文章作者：韩研网络部 更新时间：2019-4-15 15:59:01

　　苯二酚是已在各行业的流出物中发现的有害代谢产物(苯酚类有机化合物)。它是有毒的二羟基苯对环境产生危害，能残留在自然水中这威胁到了动植物和人类。为了吸附去除氢醌，我们合成了铁浸渍的活性炭材料。本期研究我们使用活性炭吸附剂对氢醌的催化氧化过程。在分批量吸附研究，象初始苯二酚浓度的工艺参数的效果进行了研究。

　　活性炭的制备

　　铁浸渍活性炭的制备方法：颗�；钚蕴吭�1-5毫米大小范围进行筛分，并保持在马弗炉中在300℃下除去水分4小时。将颗�；钚蕴糠湃牒�10%的铁溶液中浸渍2小时�；旌衔镌�60℃下进行12个小时的烘箱中干燥并在200℃马弗炉内部加热4小时获得固体样品。

　　苯二酚吸附和催化氧化的机理

　　活性炭吸附苯二酚吸附通过π-π相互作用组合发生，氢键合性和供体-受体相互作用。羟基，有助于提高芳族环的π给体强度，因为它是供电子性官能团。因此，在苯二酚两个-OH有助于增加苯二酚吸附亲和力的活性炭表面�；钚蕴慷员蕉拥奈剑怯捎谕ü钚怨倌芡诺谋蕉雍吞难趸镏湟约暗�-化学相互作用，如羧基和羟基基团存在于铁基活性炭。

　　活性炭，铁浸渍活性炭的SEM图像苯二酚的吸附后苯二酚和铁浸渍活性炭氧化后示于图1。它可以以相比于上活性炭所述的铁浸渍活性炭具有较少孔数的SEM图像可以看出。这也可以看出，铁活性炭的表面氧化后得到粗糙，而它成为总部的吸附后平滑。

　　苯二酚，铁浸渍活性炭的红外光谱之前和苯二酚吸附后在示图1�；钚蕴康钠淄�1(a)示出了在≈3,420cm-1的峰值代表键合至氢和在自由状态下的OH基团的存在�；钚蕴康墓馄滓苍�1600厘米显示宽峰-1确认因为醛和酮的CO基的伸缩振动和由于键合到共轭烃羰基。

　　吸附苯二酚的活性炭FTIR光谱显示出与在峰位置和强度较小改变可比光谱。图1(b)中示出了FTIR光谱的东西：纯苯二酚(ⅰ)，(ii)用于铁浸渍活性炭搅拌后获得用H 2 O 2和(iii)用于活性炭苯二酚氧化与后获得H 2 O 2。然而，用苯二酚氧化后获得的活性炭的FTIR光谱示出的大多数峰的透射率已经降低，并用氢搅拌后，该光谱具有很多与OH峰的以活性炭FTIR光谱相似性的获得。似乎不仅在通过OH自由基的形成的氧化苯二酚帮助，而且它增加了OH基团上的铁浸渍活性炭。这些团体进一步吸引苯二酚降解产物在活性炭，其中一些会被吸附在活性炭中。

　　图1：(a)苯二酚的FTIR，铁浸渍活性炭之前和苯二酚吸附后，(b)氢醌活性炭的氧化后。

　　各种类型如羟基(HO•)和过氧羟基(HOO•)自由基的从而起到在苯二酚的氧化重要作用是由各种铁化合价的氧化-还原反应生成的铁(Fe(III)/Fe的(II))存在于的铁浸渍活性炭催化剂在过氧化氢的存在下进行。氧化反应得到由形成络合物开始Fe(III)的-OH基团。代在表示这些基团的机制图2(a)中。这些自由基氧化苯二酚(ⅰ)吸附在催化剂，(ⅱ)存在于催化剂的附近和(iii)在本体溶液中。的苯二酚氧化机理示于图2(b)中。苯二酚在其氧化形式各种中间体取决于氧化的阶段。它形成的中间体，在此期间被氧化成羧酸，如马来酸，草酸，丙烯酸，琥珀酸，丙二酸，乙酸和氧化的后面酸氧化的初期阶段，例如苯醌和CO 2和H 2 O的充分氧化。

　　图2：(a)中羟自由基产生机构，(b)中的氢醌降解的提出的反应机理。

　　吸附和催化氧化法处理的比较

　　最后，去除苯二酚通过催化氧化和活性炭的吸附比较可以做到的。使用催化氧化过程中，约84.5%的最大去除效率。相比，吸附总体催化氧化似乎更好。在催化氧化方法中，使用活性炭的量少相比吸附如，但是，它需要用于启动氧化反应。此外，在催化氧化技术需要的初始pH接近中性的pH和天然pH，从而它可以在不调节pH值因此不需要用于初始pH调节酸来完成。催化氧化需要将需要一些能量于溶液的加热将要发生的更高的温度，用于通过催化氧化法处理所需要的时间也比一半的由吸附所要求更小。考虑到总部，而它仅会从溶液中分离出来，并在吸附过程中，这将需要花费活性炭的进一步处理得到的铁活性炭吸附在催化氧化过程降解的事实，整体催化氧化似乎是用于处理苯二酚轴承废水的更好的技术。再次，用铁浸渍活性炭的矿化是从水溶液苯二酚去除更好方法。这项研究表明，具有稳定的载体如活性炭金属浸渍的吸附剂可以被用作催化剂用于废水的催化氧化。然而，更多的研究需要在氧化过程中产业规模的发展。

　　我们进行了关于使用的铁浸渍活性炭作为用于苯二酚的催化氧化的吸附剂和催化剂进行了比较研究。吸附研究表明，吸附是在低pH有利和最佳值被发现是通过吸附苯二酚的去除效率。吸附动力学是由伪二级动力学模型来表示。通过田口的实验设计和方差分析催化氧化研究表明，pH值是63.47%。在实验氧化研究中使用的田口实验设计方法。研究表明，H 2 O 2不仅有助于在由OH自由基的形成的苯二酚氧化，而且它增加OH基团上的活性炭氧化过程中，其进一步吸引苯二酚降解产物到的铁浸渍活性炭。这两个过程的整体比较表明，铁基活性炭性能作为催化剂更好，该催化氧化过程被认为是用于处理的苯二酚轴承废水更好。

文章标签：椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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