活性炭具有孔隙结构发达、比表面积大、表面官能团丰富等特点。有研究认为,活性炭中的含氧官能团可能是电子传递介质的活化剂,电子传递过程可能导致过硫酸氢钾复合盐分解和·SO的释放。和有机自由基。在活性炭中发现了3个主要的过硫酸盐氧化位点,包括富电子羰基、π-π”碳和碳基平面边缘的离域π电子。
据报道,一些学者使用颗粒状活性炭异构催化过硫酸盐降解偶氮染料的AO7,活性炭可以重复使用在反应中,但随着使用人数的增加,活性炭的催化效率降低,与氧化剂浓度的增加,活性炭失活度降低。结果表明,活性炭的表面官能团和形态化学成分在使用前后变化不明显。导致催化效率降低的原因可能是:①过硫酸氢钾复合盐改变了活性炭的表面性能,进而影响了活性炭对过硫酸盐的催化作用;②染料在活性炭表面的吸附在一定程度上制约了过硫酸盐的降解,因为过硫酸盐难以通过充满液体染料的活性炭的孔径,减少了过硫酸盐与活性炭表面活性位点接触的机会。
活性炭催化过硫酸盐的反应不是发生在微孔内部,而是发生在活性炭表面或相邻边界层上。即使重复使用后活性炭的吸附能力下降,仍能保持较强的催化能力。进一步研究发现,在连续注入染料溶液和过硫酸盐10天后,反应塔中的活性炭仍然具有较高的催化活性,验证了活性炭催化反应的可持续性和实际应用的可行性。有学者评价了活性炭在较低温度下氧化过硫酸氢钾复合盐对全氟辛酸的氧化降解成果。结果表明,与未添加活性炭的氧化体系相比,12小时全氟辛酸的去除率和脱氟率分别提高了12倍和19倍。活性炭的加入使反应的氧化能由668kJ/mol降低到261kJ/mol,这意味着反应可以在较低的温度和较短的时间内完成。
也有学者发现,在三种活性炭中,煤碳氧化过硫酸盐降解成果较好,橙黄G次之,木材碳和椰壳碳次之,煤碳和木材碳的再利用性能优于椰壳碳。活性炭的孔径分布和表面化学性质与催化活性密切相关。煤焦中酸性含氧官能团较多,利于其吸附和催化功能。然而,虽然椰壳木炭上有微孔,但微孔尺寸太小,制约了过硫酸氢钾复合盐对染料的吸附能力。
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