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用銅改性的活性炭吸附丙硫醇

來源：韓研活性炭網作者：韓研活性炭網 2017-06-27

　　活性炭在處理前后進行化學和化學表征，使用BET模型，Boehm滴定，TPR，DRX和浸入式量熱法中的表面積測定。通過氣相色譜法測定硫化合物去除的吸附能力和動力學。確定丙硫醇保留能力取決于在活性炭表面產生的氧化基團的數量，用0.25M改性的活性炭顯示出最高的丙硫醇保留率。另外提出了用碳銅體系分解丙硫醇的機理。

　　含有硫醇基的化合物是高度氣味和揮發性的，甚至在空氣中甚至少量的這種物質，例如CH 3 SH(最小氣味閾值：約5ppm)都可能使我們感到不舒服。所以硫醇基從空氣中的去除對我們來說是很重要的，活性炭是一種用途廣泛的吸附劑。一般來說，活性炭對有機化合物的吸附在很大程度上受到孔徑，分布，形態和表面性質等特性的影響。丙硫醇物理或化學吸附在活性炭上。由于丙硫醇分子具有平均尺寸，活性炭的表面性質和孔隙特性被認為在其吸附中起重要作用。在另一方面，已經報道，甲硫醇到二甲基二硫化物的氧化在含有官能團的活性炭的表面，如在干/濕空氣中的吸附水平不一樣。另外，也有上表面改性的活性炭硫醇的吸附/氧化少數報告。然而，很少有報道討論了丙硫醇在活性炭上的真正吸附。

　　參照活性炭的表面改性，引入羧基和氨基的，和官能團游離-活性炭的制備方法。通過HNO引入羧基到活性炭的表面或H 2個 ? 2處理。氨基的引入已通過各種方法，進行如硝基的還原由HNO 3 / H 2 SO 4的混合物，與氣態氨處理。另一方面，大多數官能團通常在Ar或N 2下熱處理消失。氧化銅吸附劑通常與噻吩硫化合物(例如，丙硫醇)相當不反應，而相比之下，它們容易與硫醇(也稱為硫醇)反應并吸附。眾所周知，Cu基吸附劑的效率比那些基于Ni的吸附劑效率低，經常被觀察到的硫從這種防護層泄漏出來。然而，硫醇與氧化銅以非常不同的方式起作用，因為發生不可逆的氧化還原反應，兩步法將硫醇和Cu2+轉化成硫酸銅(I)：

　　步驟1 ：2 RSH + 2 CuO → RSSR + Cu??2O + H2?(1)

　　步驟2 ：2 RSH + Cu??2O → 2 RSCu + H2?(2)

　　在第一步中，在硫醇和CuO之間發生還原/氧化以形成二硫化物和氧化銅(I)。當硫醇與表面氧化銅(I)反應形成巰基銅(I)時，反應繼續。根據以下反應，在銅金屬和硫醇的表面之間發生類似的化學反應，其中銅金屬用作還原劑以釋放H 2：

　　2 RSH + 2 Cu → 2 RSCu + H2(3)

　　眾所周知，硫醇將自組裝成嚴格排列的單分子膜(通常稱為自組裝膜)到硬幣金屬表面，特別是金、銀和銅。這些已經被深入研究，并且由于所得表面的獨特性質，包括穩定化和鈍化到電化學和其它反應，是非常有意義的。雖然多銅/硫醇化學的研究已被限制的形成和自組裝膜的性質，已經表明，多層膜可以形成為獨立的片狀結構(上圖)。在本研究中發現，在正確的條件下，這些類型的層狀化合物可以在高溫和高壓的硫保護床中，以及在烴溶劑的存在下形成。Cu 2 +和硫醇的氧化還原化學聞名已久，而實際上是一個過程，使汽油已經從基于這種化學在上世紀第二十年代初用。

　　在這項工作中，我們通過酸處理對不同時間和濃度的活性炭進行表面改性，并用銅浸漬對水溶液吸附丙硫醇進行了研究。還對動力學反應進行了研究，我們解釋銅在丙硫醇分解中的作用。最后得到的結論是當通過硝酸和不同濃度的Cu(NO 3)2溶液改性時，活性炭的表面化學和結構性質改變。在活性炭表面上存在CuO對應于用銅鹽浸漬，如通過溫度程序還原和X射線衍射所確定的。根據活性炭表面上的氧化基團的量，丙硫醇被改性的活性炭吸附。用0.25M硝酸銅溶液獲得顯示出最高丙硫醇保留率的活性炭。證明通過改變活性炭的化學和結構，丙硫醇吸附可以增加84%。對于由硝酸溶液改性的活性炭最重要的因素是濃度。

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